WO2013127672A1 - Optoelektronischer halbleiterchip - Google Patents

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WO2013127672A1
WO2013127672A1 PCT/EP2013/053371 EP2013053371W WO2013127672A1 WO 2013127672 A1 WO2013127672 A1 WO 2013127672A1 EP 2013053371 W EP2013053371 W EP 2013053371W WO 2013127672 A1 WO2013127672 A1 WO 2013127672A1
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semiconductor chip
layer
optoelectronic semiconductor
region
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PCT/EP2013/053371
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Martin Mandl
Martin Strassburg
Christopher KÖLPER
Alexander Pfeuffer
Patrick Rode
Johannes Ledig
Richard Neumann
Andreas Waag
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • Optoelectronic Semiconductor Chip An optoelectronic semiconductor chip is specified.
  • the optoelectronic semiconductor chip described here is, in particular, a radiation-emitting optoelectronic semiconductor chip.
  • it is an optoelectronic semiconductor chip, which in the
  • Operation emits UV radiation, visible light or infrared radiation.
  • the optoelectronic semiconductor chip is in particular a light-emitting diode chip. Furthermore, it is possible for the semiconductor chip to be a
  • Radiation-receiving optoelectronic semiconductor chip is, for example, a solar cell or a
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises at least one active region.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a multiplicity of active ones
  • Electromagnetic radiation is generated in the active regions, which at least partially leaves the semiconductor chip.
  • it is possible that in the active Electromagnetic radiation is converted into charge carriers.
  • Optoelectronic semiconductor chip includes exactly one active area. Such a semiconductor chip can be used in particular in communications technology.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a plurality of active regions, which are each arranged at a distance from one another. It is possible that the active
  • Areas are connected to one another at a bottom and / or on an upper side by another element.
  • the active areas are spaced apart from each other in a region between their lower side and their upper side and are not connected to each other there.
  • the active areas may be arranged, for example, in the manner of a regular grid. That is, the active areas are at predetermined intervals from each other
  • Tops of active areas is a regular one
  • Lattice structure such as the structure of a
  • Rectangular grid or a triangular grid recognizable.
  • a random distribution of the active areas is also possible.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a carrier.
  • the carrier is disposed on an underside of the plurality of active areas.
  • the carrier is that element of the optoelectronic semiconductor chip which mechanically supports and supports the multiplicity of active regions.
  • the carrier can also be that element of the optoelectronic semiconductor chip which connects the multiplicity of active regions to one another.
  • the carrier may be, for example, a
  • the carrier may be made of GaAs, for example,
  • Silicon, glass or sapphire be formed. Furthermore, it is possible for the carrier to be at least one of the mentioned
  • the carrier is a growth substrate, then the growth substrate remains in the
  • Reduction of the thickness of the growth substrate for example by grinding, etching or chemical mechanical polishing possible.
  • the carrier can be radiolucent, for example
  • electromagnetic radiation generated or to be detected in the active regions during operation of the semiconductor chip may pass through the carrier or be reflected or scattered thereon.
  • the carrier is electrically
  • the carrier be formed with a radiation-transparent, electrically insulating material such as sapphire, which serves as a growth substrate for a semiconductor material of the plurality of active areas.
  • At least one of the active regions has a main extension direction. That is, the active region does not extend equally in every spatial direction, but there is a preferential direction
  • the active area may take the form of a
  • the at least one active region is formed by an elongated, three-dimensional body and, for example, does not have the shape of a planar layer. Furthermore, the active region is not a continuous, unstructured layer, for example a plane one
  • the at least one active region has a core region, which is formed with a first semiconductor material.
  • the first semiconductor material has a first conductivity type.
  • the first one is Semiconductor material formed n-type.
  • Semiconductor material may for example be based on an n-doped I I I / V semiconductor material system.
  • the first semiconductor material is based on an n-doped nitride semiconductor material system.
  • the first semiconductor material can then be based on n-type GaN, InGaN, AlGaN or AlInGaN.
  • the first semiconductor material is deposited directly onto the outer area of the carrier facing the active areas.
  • An undoped growth layer can also be deposited as the first layer, on which in turn the n-conducting material is subsequently applied.
  • the core region of the active region extends
  • the core region in particular along the main extension direction and may have the same shape as the active region. If the active region is embodied, for example, in the form of a cylinder or prism, the core region can also have the shape of a cylinder or prism. The core region can then be embodied in particular as a solid body, which consists of the first semiconductor material.
  • the at least one active region comprises an active layer which covers the core region at least in FIG.
  • the core region has, for example, a lateral surface which may be partially or in particular completely covered with the material of the active layer. An end face can also be covered at least in places.
  • the core area can be directly to the active layer limits.
  • the active layer preferably has a uniform thickness, but may vary along the main direction of extension.
  • the at least one active region has a cover layer, which is formed with a second semiconductor material and covers the active layer at least in directions transverse to the main extension direction of the active region.
  • the active layer is then arranged between the cover layer and the core region.
  • Covering layer can partially or completely cover the active layer.
  • the cover layer preferably has a uniform thickness, which, however, may change along the main extension direction.
  • the second semiconductor material is a semiconductor material of a second conductivity type different from the first conductivity type.
  • the second semiconductor material may be based on the same semiconductor material system as the first semiconductor material, but may have a different doping. If the first semiconductor material is formed, for example, n-type, then the second
  • the semiconductor chip comprises a multiplicity of active regions, which are arranged at a distance from one another. Furthermore, the optoelectronic semiconductor chip comprises a
  • Carrier disposed at an underside of the plurality of active areas.
  • the region comprises a core region which is formed with a first semiconductor material, the active region has an active layer which covers the core region at least in directions transverse to the main extension direction of the active region, the active region has a cover layer comprising a second semiconductor material is formed and the active layer at least in the direction transverse to
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises
  • Areas then comprises a core region, an active layer and a cover layer which, within the scope of the manufacturing tolerance, each have the same material composition.
  • Optoelectronic semiconductor chips are the same. However, it is also possible that the optoelectronic
  • Semiconductor chip comprises a plurality of active areas, which are at least partially formed differently.
  • the active areas may vary in thickness, ie extension in directions transverse to
  • Main extension direction and / or length ie extension parallel to the main direction of extent and / or
  • Composition differ from each other.
  • different active areas can emit light of different colors, so that the Hableiterchip emits, for example, in total white light.
  • GaN-based light-emitting diodes The efficiency of GaN-based light-emitting diodes in particular under operating current conditions is the so-called
  • Carrier density advantageous. This could be done, for example, by increasing the cross-sectional area of the
  • Cost increase associated which is usually disproportionately to increase the cross-sectional area of the semiconductor chip.
  • the active regions are known, for example, as core-shell nanodevices. or Microrods ", ie as core-shell nano- or micro-rods, formed by the division of the radiation-emitting region of the optoelectronic semiconductor chip in a
  • Operation is generated electromagnetic radiation, compared to an optoelectronic semiconductor chip having a single active region, which is unstructured, for example, increases. In this way, the efficiency of the
  • Optoelectronic semiconductor chip a variety of active
  • Has areas a significant increase in the active area and thus an increase in efficiency under operating current conditions at reduced carrier density is achieved. Further, in the epitaxial growth of the active regions that are spaced apart from a closed two-dimensional layer, a reduction of strain in the semiconductor material of the active regions can be achieved.
  • an optoelectronic semiconductor chip described here to comprise one, more than two, more than 100, preferably more than 1000, in particular more than 10,000 or more than 100,000 active regions.
  • the active areas are electrically insulated from each other in the area of their lateral surfaces. It is possible that the active areas are controlled together, in groups or individually.
  • the growth direction of the first semiconductor material is substantially parallel to
  • Manufacturing tolerance runs the growth direction of the first semiconductor material parallel to
  • the first semiconductor material of the core region of the at least one active region is therefore grown in the main direction of extent.
  • the active layer and the overcoat of the active region cover the core region in directions that are transverse and equal
  • the active region has a length which is determined in the main direction of extent. That is, the length of the active area is along the
  • the active region has a diameter or a thickness, which is determined in a direction perpendicular to the main extension direction, ie in a plane to which the
  • Main extension direction is vertical, runs.
  • Diameter may vary along the main direction of extent.
  • the ratio of length to maximum diameter of the active region, preferably of all active regions of the optoelectronic semiconductor chip, is at least one, in particular at least five, for example between at least five and at most 100.
  • the diameter, ie the thickness, of the active region can be between at least 20 nm and at most 25 ⁇ m.
  • dislocations usually do not enforce the active area along its entire length, but end up on a relatively short path lengths due to the small thickness
  • dislocations extend along the entire length of the core region of the active region but do not penetrate the active layer on the outer surface of the core region.
  • the active areas are preferably in high density, that is arranged with a high fill factor.
  • Fill factor corresponds to the ratio of the area of the side of the carrier, which is adjacent to the active areas, to the total area of the top of the carrier, the active
  • the filling factor is preferably at least 20%, in particular at least 50%, for example at least 75%. This is a particularly significant increase in the active area of the optoelectronic
  • the active region has a
  • the current spreading layer serves to distribute an electric current particularly uniformly over the cover layer.
  • the current spreading layer is in particular in direct contact with the cover layer and can cover it partially or completely. Is the
  • Cover layer formed for example with a p-type nitride compound semiconductor material, so it has a relatively low transverse conductivity.
  • the current spreading layer therefore leads to a more uniform energization of the active layer of the active region.
  • the current spreading layer covers the cover layer
  • Manufacturing tolerance may have a uniform thickness.
  • the current spreading layer is for electromagnetic radiation generated in the active region
  • radiation-transmissive means that the radiation-transmissive component is at least 75% of that passing through it
  • Electromagnetic radiation of the active layer passes without absorbing this radiation.
  • Radiation permeable component may be milky, cloudy or clear, transparent.
  • the current spreading layer is provided with a transparent conductive oxide (TCO) formed.
  • TCO transparent conductive oxide
  • materials such as ITO or ZnO are suitable for forming the current spreading layer.
  • the current spreading layer extends over at least a major portion of the length of the active region. In particular, it is possible for the current spreading layer to cover the cover layer uniformly over the entire length of the active region while completely covering it.
  • an insulating material is disposed between the
  • Insulating material for electromagnetic radiation generated in operation in the active layer may be permeable and the insulating material surrounds the plurality of active areas at least in directions transverse to the main direction of extent. In other words, the insulating material is filled in the spaces between the active areas and the insulating material can fill these spaces, in particular completely fill.
  • the insulating material is electrically insulating and optionally
  • materials such as alumina (AlOx), silica,
  • Silicon nitride, diamond-like carbon or polymers as
  • the insulation material is especially then
  • Stromaufweitungstik is radiation-permeable.
  • the current spreading layer is as formed radiation-impermeable metal layer, so the insulating material can be radiopaque
  • the insulation material ensures protection of the active areas from mechanical damage
  • the optoelectronic semiconductor chip it is alternative or in addition to
  • Insulating material allows a functional material to be disposed between the plurality of active regions, wherein the functional material surrounds the active regions at least in directions transverse to the main direction of extent, and the functional material at least one
  • Lumineszenzkonversionsstoff and / or at least one ESD protective material comprises.
  • particles of these materials may also be incorporated into the insulating material so that the filled insulating material forms the functional material.
  • the luminescence conversion substance is suitable, for example, for converting at least part of the electromagnetic radiation generated in the active regions into electromagnetic radiation of longer wavelengths
  • the semiconductor chip then emits, for example, mixed radiation, in particular white light.
  • the ESD protection material may be, for example, a varistor material such as ZnO.
  • the insulation material at least in places directly adjoins the outer surface of the active region. For example, the insulating material completely covers the lateral surface of each active region and directly adjoins the outermost layer of the active region,
  • the insulation material embeds the active areas.
  • a mask layer is arranged on the side of the carrier assigned to the multiplicity of active regions, the mask layer having an opening for each of the active regions which is made of the first semiconductor material
  • a mask layer is applied to a layer of first semiconductor material or to the carrier.
  • Mask layer has openings to the layer of the first
  • the mask layer can remain in the finished optoelectronic semiconductor chip. Their openings are penetrated by first semiconductor material.
  • the mask layer is not transparent to radiation, but it can also be removed from the semiconductor chip. Alternatively, a self-organized growth of the core areas without a mask is possible. In this case, the mask is omitted.
  • the mask layer is electromagnetic radiation generated in operation in the active layer
  • the mask layer can be formed, for example, from the same material as the insulation layer.
  • the core region on the upper side of the active region facing away from the carrier is free of the active layer and is in an electrically conductive manner
  • the core region is n-type. That is, an n-side contacting of the active region is possible by means of the electrically conductive contact layer.
  • the cover layer and possibly the current spreading layer are passivated by the electrically conductive layer
  • the passivation can in this case be in direct contact with the core region of the active region and is then located on the side of the active region facing away from the carrier on its lateral surface, for example in direct contact with the cover layer and optionally the current spreading layer.
  • the passivation can be flush there terminate with the top of the core region facing away from the carrier and are in direct contact with the electrically conductive contact layer on its side facing away from the carrier.
  • the passivation can be achieved, for example, by covering the cover layer and optionally the current spreading layer with an electrically insulating material or by
  • Passivation of the semiconductor material of the cover layer for example by ion implantation or by electrical deactivation of the dopant species, for example in the context of a hydrogen plasma step or by generating
  • the contact layer is in contact with the
  • the contact layer may in particular at least locally extend in a plane which runs parallel or substantially parallel to the outer surface of the carrier facing the plurality of active regions.
  • the active regions are then trapped between the carrier and the contact layer.
  • At least a majority of the active regions designates at least 75%, preferably at least 85%, in particular at least 95%, of the active regions of the optoelectronic semiconductor chip.
  • Substantially parallel means that the contact layer at least in places in a plane
  • the contact layer is for the electromagnetic radiation generated in operation in the active region
  • a permeable contact layer may be, for example, an upper one
  • a reflective contact layer may be formed, for example, with a reflective metal such as silver, Au, Ti, Pt, Pd, Wf, Os, and / or aluminum.
  • a reflective metal such as silver, Au, Ti, Pt, Pd, Wf, Os, and / or aluminum.
  • the carrier is preferably designed to be transparent to radiation, at least a majority of the optoelectronic semiconductor chip in operation
  • the active region has traces of material removal on its upper side facing away from the carrier. That is, the core area of the active area is
  • the removal of material may be an etching, a chemical-mechanical Polishing (CPM) or sawing.
  • CPM chemical-mechanical Polishing
  • Material of the active area which can be detected on the finished component as traces of material removal.
  • the side of the core region facing away from the carrier has a faceting or a roughening which increases the contact surface with respect to a flat surface. In this way, a lower contact resistance is possible.
  • An optoelectronic semiconductor chip described here is characterized among others by the following advantages:
  • the semiconductor chip can be produced particularly cost-effectively, since the number of required process steps and processes for the production of the optoelectronic
  • Foreign substrates are grown epitaxially.
  • electrically insulating growth substrates can be used come.
  • GaN-based semiconductor material which is grown in the N-face direction as semiconductor material. Differences in the length of the active
  • Areas in the direction of the main extension direction can be compensated by a planarization step, without affecting the properties of the p-type region used for the contact to the p-side.
  • a carrier 2 which is, for example, a radiation-transmissive
  • electrically insulating growth substrate such as sapphire or glass, provided with a mask layer 5.
  • each active region has, for example, the shape of a cylinder.
  • Each active area 1 extends along the main extension direction R.
  • the active regions 1 are arranged, for example, at the lattice points of a regular lattice, in the present example a triangular lattice.
  • Each of the active regions 1 comprises a core region 10.
  • the core region 10 is formed with an n-doped GaN-based first semiconductor material.
  • the core region 10 also has the shape of a cylinder.
  • the lateral surface of this cylinder is completely covered by the active layer 11, in which, for example, electromagnetic radiation is generated during operation of the optoelectronic semiconductor chip. Also, the side facing away from the carrier 2 of the core portion 10 is initially covered with material of the active layer 11.
  • the active layer 11 has the shape of a hollow cylinder, the inner surface is completely with the first
  • Outer surface of the active layer 11 is completely covered by a cover layer 12, which in the embodiment of Figure 1 with a p-doped GaN-based second
  • the outer surface of the covering layer 12 facing away from the active layer 11 is completely covered by the current spreading layer 13.
  • the current spreading layer 13 is transparent to electromagnetic radiation generated in the active layer 11 and is made of, for example, a TCO material such as ITO.
  • a TCO material such as ITO.
  • the cover layer 12 with a TCO material such as ITO.
  • radiation-reflecting contact material for example, a metal such as silver and / or aluminum is covered as Stromweitweitungstik 13.
  • the current spreading layer 13 fills the intermediate regions between the core regions 10.
  • the current spreading layer 13 is therefore not a thin layer, in particular of uniform thickness
  • the interstices between the active regions 1 are filled with an insulating material 4.
  • the insulating material 4 completely covers the active areas 1 even on its side facing away from the carrier 2.
  • Insulating material 4 may directly adjoin the outer surface of the current spreading layer 13 of each active region 1 facing away from the core region 10.
  • the insulating material 4 is preferably designed to be permeable to electromagnetic radiation generated in the active layer 11 and to be electrically insulating.
  • the insulating material 4 is made of silicon dioxide.
  • the insulating material 4 can be
  • the spaces between the active ones may be applied for example by spin coating, vapor deposition, sputtering, ALD or CVD.
  • the spaces between the active ones may be applied for example by spin coating, vapor deposition, sputtering, ALD or CVD.
  • Areas 1 are also filled with a functional material, for example, for ESD protection of the
  • optoelectronic semiconductor chip is used or generated in the active zone electromagnetic radiation in
  • the functional material may be so also be a material comprising at least one luminescent zenzkonversionsstoff.
  • Figure 1D carried out a planarization, for example by means of chemical-mechanical polishing or a
  • the current spreading layer 13 the cover layer 12 and the active layer 11 are removed on the side of each active region 1 facing away from the carrier 2. That is, the core region 10 of each active region is exposed.
  • the core region 10 of each active region has on its side facing away from the carrier 2 traces of
  • Material removal so for example, the chemical ⁇ mechanical polishing or the dry chemical process.
  • passivations 3 for the cover layers 12 exposed at the edges of the active regions 1 are made, for example, by deactivating the p-doped layers
  • Cover layers produced by means of a hydrogen plasma are produced by means of a hydrogen plasma.
  • the current spreading layer 13 is also covered by the passivation on its side facing away from the carrier 2.
  • a full-area reflective contact layer is used for contacting.
  • the electromagnetic radiation generated in the active regions 1 preferably passes through the carrier 2
  • Contact layer 6 comprises a dielectric mirror and an electrically conductive region.
  • the electrically conductive region can, for example, with a
  • radiation-permeable, conductive oxide may be formed.
  • the contact layer 6 is electrically isolated from the current spreading layer 13 by the passivation 3.
  • the decoupling of electromagnetic radiation is then also possible, for example, by the side of the contact layer 6 facing away from the carrier 2. It can be generated in this way a volume emitter.
  • the side of the contact layer 6 facing away from the carrier 2 may contain roughenings which reduce the probability of total reflection.
  • a contact can, as in Figures 1F and IG
  • FIGS. 2A to 21 show a further method for
  • FIGS. 2H and 21 describe exemplary embodiments of an optoelectronic semiconductor chip described here with reference to sectional representations.
  • the insulating material 4 is etched back in the exemplary embodiment of FIG. 2 until the active regions 1 are exposed again on the side of the insulating material 4 facing away from the carrier 2, compare FIG. 2D.
  • filling with the insulating material 4 in step 2C does not take place beyond the side of the active regions 1 facing away from the carrier 2, but only filling takes place up to a certain filling height, which is surmounted by the active regions 1 , Subsequently, the tip of each active region 1 is wet-chemically removed, for example by hot KOH etching. This leads, due to the crystal structure of the
  • the upper sides 1b of the active regions 1 in the area of the... 1 face, for a faceting and thus to an enlarged contact area at the core region 10 of each active region
  • step 3c takes place in contrast to the method described above the
  • a layer of further insulating material 7 can be introduced between the active regions, which comprise the active ones
  • Insulating material 4, 7 removed by etching. Due to the increased thickness of the insulating material between the active areas 1, the core areas 10 can be exposed on the upper sides 1b of the active areas 1, without the
  • the exposure is carried out by dry chemical or
  • wet-chemical processes for example by plasma etching, for example with ICP RIE (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching), or KOH, which in addition to a faceting and thus an increased contact area in the area of ICP RIE (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching), or KOH, which in addition to a faceting and thus an increased contact area in the area of ICP RIE (Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching), or KOH, which in addition to a faceting and thus an increased contact area in the area of
  • Core area 10 of each active area 1 can lead.
  • a contact layer 6 is applied to the side facing away from the carrier 2 side of the active regions 1, which may be formed planarizing.
  • the contact layer 6 may be formed as described above radiation permeable or radiation-reflecting.
  • FIG. 4C shows a correspondingly produced optoelectronic semiconductor chip in a schematic sectional illustration.
  • the current spreading layer 13 is not applied directly to the mask layer 5, but before the application of the current spreading layer 13, the stumps of the active regions 1 are passivated with an insulating material 4.
  • the insulating material 4 can be applied for example by a spin-coating process.
  • the active areas 1 project beyond the insulation material 4 in FIG.

Landscapes

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Abstract

Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben mit: - einer Vielzahl aktiver Bereiche (1), die beabstandet zueinander angeordnet sind, und - einem Träger (2), der an einer Unterseite (1a) der Vielzahl aktiver Bereiche (1) angeordnet ist, wobei - einer der aktiven Bereiche (1) eine Haupterstreckungsrichtung (R) aufweist, - der aktive Bereich (1) einen Kernbereich (10) aufweist, der mit einem ersten Halbleitermaterial gebildet ist, - der aktive Bereich (1) eine aktive Schicht (11) aufweist, die den Kernbereich (10) zumindest in Richtungen (x, y) quer zur Haupterstreckungsrichtung (R) des aktiven Bereichs (1) bedeckt, und - der aktive Bereich (1) eine Deckschicht (12) aufweist, die mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet ist und die aktive Schicht (11) zumindest in Richtungen (x, y) quer zur Haupterstreckungsrichtung (R) des aktiven Bereichs (11) bedeckt.

Description

Beschreibung
Optoelektronischer Halbleiterchip Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen
optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der besonders effizient betrieben werden kann.
Bei dem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich insbesondere um einen Strahlungsemittierenden optoelektronischen Halbleiterchip. Beispielsweise handelt es sich um einen optoelektronischen Halbleiterchip, der im
Betrieb UV-Strahlung, sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung abstrahlt. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich insbesondere um einen Leuchtdiodenchip. Ferner ist es möglich, dass es sich bei dem Halbleiterchip um einen
Strahlungsempfangenden optoelektronischen Halbleiterchip handelt, beispielsweise um eine Solarzelle oder um eine
Fotodiode .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip zumindest einen aktiven Bereich. Insbesondere umfasst der optoelektronische Halbleiterchip eine Vielzahl aktiver
Bereiche, die beabstandet zueinander angeordnet sind. Im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips wird in den aktiven Bereichen elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, erzeugt, die den Halbleiterchip zumindest teilweise verlässt. Alternativ ist es möglich, dass in den aktiven Bereichen elektromagnetische Strahlung in Ladungsträger umgewandelt wird.
Dabei ist es im Extremfall auch möglich, dass der
optoelektronische Halbleiterchip genau einen aktiven Bereich umfasst. Ein derartiger Halbleiterchip kann insbesondere in der Kommunikationstechnik engesetzt werden.
Der optoelektronische Halbleiterchip umfasst eine Vielzahl aktiver Bereiche, die jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei ist es möglich, dass die aktiven
Bereiche an einer Unterseite und/oder an einer Oberseite durch ein weiteres Element miteinander verbunden sind. In diesem Fall sind die aktiven Bereiche in einem Bereich zwischen ihrer Unterseite und ihre Oberseite voneinander beabstandet und dort nicht miteinander verbunden.
Die aktiven Bereiche können beispielsweise nach Art eines regelmäßigen Gitters angeordnet sein. Das heißt, die aktiven Bereiche sind in vorgegebenen Abständen zueinander
angeordnet, beispielsweise in einer Draufsicht auf die
Oberseiten der aktiven Bereiche ist eine regelmäßige
Gitterstruktur, wie beispielsweise die Struktur eines
Rechteckgitters oder eines Dreieckgitters, erkennbar. Es ist jedoch auch eine zufällige Verteilung der aktiven Bereiche möglich .
Im Folgenden ist meist von einem aktiven Bereich der Vielzahl aktiver Bereiche die Rede. Vorzugsweise weist ein Großteil der aktiven Bereiche, insbesondere alle aktiven Bereiche, die für den einen Bereich beschriebenen Eigenschaften auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen Träger. Der Träger ist an einer Unterseite der Vielzahl aktiver Bereiche angeordnet. Der Träger ist dasjenige Element des optoelektronischen Halbleiterchips, welches die Vielzahl aktiver Bereiche mechanisch trägt und stützt. Beispielsweise kann der Träger auch dasjenige Element des optoelektronischen Halbleiterchips sein, welches die Vielzahl aktiver Bereiche miteinander verbindet.
Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um ein
Aufwachssubstrat für zumindest Teile der aktiven Bereiche handeln. Der Träger kann dazu beispielsweise aus GaAs,
Silizium, Glas oder Saphir gebildet sein. Weiter ist es möglich, dass der Träger zumindest eines der genannten
Materialien enthält. Handelt es sich bei dem Träger um ein Aufwachssubstrat , so verbleibt das Aufwachssubstrat im
Halbleiterchip und wird insbesondere nicht entfernt. Jedoch ist ein Dünnen des Aufwachssubstrats , das heißt eine
Reduzierung der Dicke des Aufwachssubstrats , beispielsweise durch Schleifen, Ätzen oder chemisch-mechanisches Polieren, möglich .
Der Träger kann strahlungsdurchlässig, beispielsweise
transparent, Strahlungsreflektierend oder diffus streuend ausgebildet sein. Das heißt, beispielsweise in den aktiven Bereichen im Betrieb des Halbleiterchips erzeugte oder zu detektierende elektromagnetische Strahlung kann durch den Träger treten oder wird an diesem reflektiert oder gestreut.
Zusätzlich ist es möglich, dass der Träger elektrisch
isolierend ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Träger mit einem strahlungsdurchlässigen, elektrisch isolierenden Material wie Saphir gebildet sein, das als Aufwachssubstrat für ein Halbleitermaterial der Vielzahl aktiver Bereiche dient .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist zumindest einer der aktiven Bereiche eine Haupterstreckungsrichtung auf. Das heißt, der aktive Bereich erstreckt sich nicht in jede Raumrichtung gleich weit, sondern es gibt eine Vorzugsrichtung, die
Haupterstreckungsrichtung, in die der aktive Bereich seine größte Erstreckung aufweist.
Beispielsweise kann der aktive Bereich die Form eines
Zylinders, die Form eines Kegelstumpfes, die Form einer Pyramide, oder die Form eines Prismas, insbesondere mit hexagonaler oder dreieckiger Grundfläche, aufweisen. Die Haupterstreckungsrichtung ist dann diejenige Richtung, in welche die Höhe des Zylinders, des Kegelstumpfes oder des Prismas bestimmt wird. Mit anderen Worten ist der zumindest eine aktive Bereich durch einen länglich gestreckten, dreidimensionalen Körper gebildet und weist beispielsweise nicht die Form einer planaren Schicht auf. Ferner handelt es sich beim aktiven Bereich nicht um eine durchgängige, unstrukturierte Schicht, die zum Beispiel eine ebene
Außenfläche aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der zumindest eine aktive Bereich einen Kernbereich auf, der mit einem ersten Halbleitermaterial gebildet ist. Das erste Halbleitermaterial weist dabei einen ersten Leitungstyp auf. Beispielsweise ist das erste Halbleitermaterial n-leitend ausgebildet. Das erste
Halbleitermaterial kann beispielsweise auf einem n-dotierten I I I /V-Halbleitermaterial-System basieren. Beispielsweise basiert das erste Halbleitermaterial auf einem n-dotierten Nitrid-Halbleitermaterial-System. Insbesondere kann das erste Halbleitermaterial dann auf n-leitendem GaN, InGaN, AlGaN oder AlInGaN basieren.
Beispielsweise wird zumindest das erste Halbleitermaterial direkt auf die den aktiven Bereichen zugewandte Außenfläche des Trägers abgeschieden. Als erste Schicht kann auch eine undotierte Anwachsschicht abgeschieden werden, auf der wiederum nachfolgend das n-leitende Material aufgebracht wird Der Kernbereich des aktiven Bereichs erstreckt sich
insbesondere entlang der Haupterstreckungsrichtung und kann die gleiche Form wie der aktive Bereich aufweisen. Ist der aktive Bereich beispielsweise in der Form eines Zylinders oder Prismas ausgebildet, so kann auch der Kernbereich die Form eines Zylinders oder Prismas aufweisen. Der Kernbereich kann dann insbesondere als Vollkörper ausgebildet sein, der aus dem ersten Halbleitermaterial besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der zumindest eine aktive Bereich eine aktive Schicht, die den Kernbereich zumindest in
Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs bedeckt. Der Kernbereich weist beispielsweise eine Mantelfläche auf, die mit dem Material der aktiven Schicht teilweise oder insbesondere vollständig bedeckt sein kann. Auch eine Stirnfläche kann zumindest stellenweise bedeckt sein. Der Kernbereich kann dabei direkt an die aktive Schicht grenzen. Im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips wird die vom optoelektronischen Halbleiterchip erzeugte
Strahlung im aktiven Bereich und dort insbesondere in der aktiven Schicht erzeugt. Im Rahmen der Herstellungstoleranz weist die aktive Schicht vorzugsweise eine gleichmäßige Dicke auf, die sich aber entlang der Haupterstreckungsrichtung ändern kann .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der zumindest eine aktive Bereich eine Deckschicht auf, die mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet ist und die aktive Schicht zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs bedeckt. Beispielsweise ist dann die aktive Schicht zwischen der Deckschicht und dem Kernbereich angeordnet. Die
Deckschicht kann dabei die aktive Schicht teilweise oder vollständig bedecken. Im Rahmen der Herstellungstoleranz weist die Deckschicht vorzugsweise eine gleichmäßige Dicke auf, die sich aber entlang der Haupterstreckungsrichtung ändern kann .
Bei dem zweiten Halbleitermaterial handelt es sich um ein Halbleitermaterial eines zweiten Leitungstyps, der vom ersten Leitungstyp verschieden ist. Insbesondere kann das zweite Halbleitermaterial auf dem gleichen Halbleitermaterialsystem wie das erste Halbleitermaterial basieren, dabei jedoch eine andere Dotierung aufweisen. Ist das erste Halbleitermaterial beispielsweise n-leitend gebildet, so ist das zweite
Halbleitermaterial p-leitend gebildet. Zum Beispiel basiert das zweite Halbleitermaterial auf p-GaN, p-InGaN, p-AlGaN oder p-AHnGaN oder einen Stapel von zwei oder mehr Schichten aus zwei oder mehr der angegebenen Materialien. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der Halbleiterchip eine Vielzahl aktiver Bereiche, die beabstandet zueinander angeordnet sind. Weiter umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen
Träger, der an einer Unterseite der Vielzahl aktiver Bereiche angeordnet ist. Dabei weist zumindest einer der aktiven
Bereiche eine Haupterstreckungsrichtung auf, der aktive
Bereich weist einen Kernbereich auf, der mit einem ersten Halbleitermaterial gebildet ist, der aktive Bereich weist eine aktive Schicht auf, die den Kernbereich zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs bedeckt, der aktive Bereich weist eine Deckschicht auf, die mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet ist und die aktive Schicht zumindest in Richtung quer zur
Haupterstreckungsrichtung des aktiven Bereichs bedeckt.
Dabei umfasst der optoelektronische Halbleiterchip
vorzugsweise eine Vielzahl aktiver Bereiche, die zum Beispiel gleichartig aufgebaut sind. Im Rahmen der
Herstellungstoleranz können diese aktiven Bereiche dann gleich ausgebildet sein. Das heißt, jeder der aktiven
Bereiche umfasst dann einen Kernbereich, eine aktive Schicht und eine Deckschicht, die im Rahmen der Herstellungstoleranz eine jeweils gleiche Materialzusammensetzung aufweisen.
Insbesondere ist es möglich, dass im Rahmen der
Herstellungstoleranz alle aktiven Bereiche des
optoelektronischen Halbleiterchips gleich ausgebildet sind. Es ist jedoch auch möglich, dass der optoelektronische
Halbleiterchip eine Vielzahl aktiver Bereiche umfasst, die zumindest teilweise unterschiedlich ausgebildet sind. Zum Beispiel können sich die aktiven Bereiche hinsichtlich Dicke, also Ausdehnung in Richtungen quer zur
Haupterstreckungsrichtung und/oder Länge, also Ausdehnung parallel zur Haupterstreckungsrichtung und/oder
Zusammensetzung voneinander unterscheiden. Damit können unterschiedliche aktive Bereiche Licht unterschiedlicher Farbe emittieren, so dass der Hableiterchip insgesamt zum Beispiel weißes Licht emittiert.
Die Effizienz insbesondere GaN-basierter Leuchtdioden ist unter Betriebsstrom-Bedingungen durch den so genannten
"Droop"-Effekt begrenzt. Dieser Effekt bezeichnet einen signifikanten Abfall der Effizienz mit steigender Strombeziehungsweise Ladungsträgerdichte. Typische Betriebsströme liegen daher deutlich jenseits des Maximums der Effizienz- Kurve. Um zu höheren Effizienzen bei gleichbleibendem Strom vorzustoßen, ist daher eine Reduktion der lokalen
Ladungsträgerdichte vorteilhaft. Dies könnte beispielsweise durch eine Vergrößerung der Querschnittsfläche des
optoelektronischen Halbleiterchips oder durch eine Erhöhung der Anzahl von aktiven Schichten erreicht werden. Beide
Ansätze weisen jedoch Probleme auf.
So ist die Vergrößerung der Querschnittsfläche für viele Anwendungen, zum Beispiel dem Einsatz des optoelektronischen Halbleiterchips in einem Projektionsgerät, nicht praktikabel, da diese Vergrößerung mit einer Erhöhung der Etendue
einhergeht. Zudem ist diese Lösung auch stets mit einer
Kostenerhöhung verbunden, die meist überproportional zur Erhöhung der Querschnittsfläche des Halbleiterchips ist.
Beim hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip sind die aktiven Bereiche zum Beispiel als „Core-Shell Nano- oder Microrods", also als Kern-Hülle-Nano- oder Mikrostäbe, ausgebildet. Durch die Aufteilung des strahlungsemittierenden Bereichs des optoelektronischen Halbleiterchips in eine
Vielzahl aktiver Bereiche, also zum Beispiel einer Vielzahl von Kern-Hülle-Stäbe, ist das aktive Volumen, in dem im
Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, gegenüber einem optoelektronischen Halbleiterchip, der einen einzigen aktiven Bereich aufweist, welcher zum Beispiel unstrukturiert ist, erhöht. Auf diese Weise ist die Effizienz des
Halbleiterchips erhöht.
Aufgrund der Tatsache, dass ein hier beschriebener
optoelektronischer Halbleiterchip eine Vielzahl aktiver
Bereiche aufweist, sind eine signifikante Vergrößerung der aktiven Fläche und damit eine Steigerung der Effizienz unter Betriebsstrom-Bedingungen bei reduzierter Ladungsträgerdichte erreicht. Ferner kann beim epitaktischen Wachstum der aktiven Bereiche, die voneinander beabstandet sind, gegenüber einer geschlossenen zweidimensionalen Schicht eine Verringerung von Verspannungen im Halbleitermaterial der aktiven Bereiche erreicht werden.
Insbesondere ist es möglich, dass ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip eine, mehr als zwei, mehr als 100, bevorzugt mehr als 1000, insbesondere mehr als 10 000 oder mehr als 100 000 aktiver Bereiche umfasst. Zum
Beispiel sind die aktiven Bereiche dabei im Bereich ihrer Mantelflächen voneinander elektrisch isoliert. Dabei ist es möglich, dass die aktiven Bereiche gemeinsam, in Gruppen oder einzeln ansteuerbar sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips verläuft die Wachstumsrichtung des ersten Halbleitermaterials im Wesentlichen parallel zur
Haupterstreckungsrichtung . Das heißt, im Rahmen der
Herstellungstoleranz verläuft die Wachstumsrichtung des ersten Halbleitermaterials parallel zur
Haupterstreckungsrichtung. Das erste Halbleitermaterial des Kernbereichs des zumindest einen aktiven Bereichs wird also in der Haupterstreckungsrichtung aufgewachsen. Die aktive Schicht sowie die Deckschicht des aktiven Bereichs bedecken den Kernbereich in Richtungen, die quer und in gleicher
Richtung zur Wachstumsrichtung des Halbleitermaterials des Kernbereichs verlaufen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der aktive Bereich eine Länge auf, die in Haupterstreckungsrichtung bestimmt wird. Das heißt, die Länge des aktiven Bereichs wird entlang der
Haupterstreckungsrichtung gemessen. Weiter weist der aktive Bereich einen Durchmesser oder eine Dicke, auf, der in eine Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung bestimmt wird, also in einer Ebene, zu der die
Haupterstreckungsrichtung senkrecht ist, verläuft. Der
Durchmesser kann entlang der Haupterstreckungsrichtung variieren. Das Verhältnis von Länge zu maximalem Durchmesser des aktiven Bereichs, vorzugsweise aller aktiven Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips, ist dabei wenigstens eins, insbesondere wenigstens fünf, zum Beispiel zwischen wenigstens fünf und höchstens 100.
Der Durchmesser, also die Dicke, des aktiven Bereichs kann dabei zwischen wenigstens 20 nm und höchstens 25 ym liegen. Im Hinblick auf eine Verbesserung der Materialqualität, insbesondere im Hinblick auf die Reduzierung von Versetzungen im Halbleitermaterial des aktiven Bereichs, erweisen sich aktive Bereiche mit einem Durchmesser von wenigstens 100 nm und höchstens 3 ym, insbesondere höchstens 1 ym, als
besonders vorteilhaft. Bei solch dünnen aktiven Bereichen durchsetzen Versetzungen den aktiven Bereich in der Regel nicht entlang seiner Gesamtlänge, sondern enden aufgrund der geringen Dicke nach relativ kurzen Weglängen an einer
Mantelfläche des aktiven Bereichs, ohne sich über den
gesamten aktiven Bereich zu erstrecken. Ferner ist es
möglich, dass die Versetzungen sich entlang der Gesamtlänge des Kernbereichs des aktiven Bereichs erstrecken, die aktive Schicht auf der Außenfläche des Kernbereichs jedoch nicht durchdringen.
Die aktiven Bereiche sind dabei vorzugsweise in hoher Dichte, das heißt mit einem hohen Füllfaktor angeordnet. Der
Füllfaktor entspricht dabei dem Verhältnis der Fläche der Seite des Trägers, die an die aktiven Bereiche grenzt, zur Gesamtfläche der Oberseite des Trägers, die den aktiven
Bereichen zugeordnet ist. Der Füllfaktor beträgt vorzugsweise wenigstens 20 %, insbesondere wenigstens 50 %, zum Beispiel wenigstens 75 %. Dadurch ist eine besonders signifikante Vergrößerung der aktiven Fläche des optoelektronischen
Halbleiterchips erreicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der aktive Bereich eine
Stromaufweitungsschicht auf, welche die Deckschicht zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung bedeckt, wobei die Stromaufweitungsschicht für im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung
durchlässig sein kann. Die StromaufWeitungsschicht dient dazu, einen elektrischen Strom besonders gleichmäßig über die Deckschicht zu verteilen. Die StromaufWeitungsschicht steht dabei insbesondere in direktem Kontakt zur Deckschicht und kann diese teilweise oder vollständig bedecken. Ist die
Deckschicht beispielsweise mit einem p-leitenden Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet, so weist sie eine relativ geringe Querleitfähigkeit auf. Die
Stromaufweitungsschicht führt daher zu einer gleichmäßigeren Bestromung der aktiven Schicht des aktiven Bereichs. Die Stromaufweitungsschicht bedeckt die Deckschicht
beispielsweise als Schicht, die im Rahmen der
Herstellungstoleranz eine gleichmäßige Dicke aufweisen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die Stromaufweitungsschicht für im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung
durchlässig ausgebildet. Das heißt, die
Stromaufweitungsschicht ist in diesem Fall
strahlungsdurchlässig .
Hier und im Folgenden bedeutet der Begriff
"strahlungsdurchlässig", dass die strahlungsdurchlässige Komponente wenigstens 75 % der durch sie tretenden
elektromagnetischen Strahlung der aktiven Schicht passieren lässt, ohne diese Strahlung zu absorbieren. Die
strahlungsdurchlässige Komponente kann dabei milchig, trüb oder klarsichtig, transparent ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die Stromaufweitungsschicht mit einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO - transparent conductive oxide) gebildet. Beispielsweise eignen sich zur Bildung der Stromaufweitungsschicht Materialien wie ITO oder ZnO. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips erstreckt sich die Stromaufweitungsschicht über zumindest einen Großteil der Länge des aktiven Bereichs. Insbesondere ist es möglich, dass die Stromaufweitungsschicht die Deckschicht über die gesamte Länge des aktiven Bereichs gleichmäßig bedeckt und dabei vollständig abdeckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist ein Isolationsmaterial zwischen der
Vielzahl aktiver Bereiche angeordnet, wobei das
Isolationsmaterial für im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig sein kann und das Isolationsmaterial die Vielzahl aktiver Bereiche zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung umgibt. Mit anderen Worten ist das Isolationsmaterial in die Zwischenräume zwischen den aktiven Bereichen verfüllt und das Isolationsmaterial kann diese Zwischenräume ausfüllen, insbesondere vollständig ausfüllen. Das Isolationsmaterial ist dabei elektrisch isolierend und gegebenenfalls
strahlungsdurchlässig ausgebildet. Beispielsweise eignen sich Materialien wie Aluminiumoxid (AlOx) , Siliziumdioxid,
Siliziumnitrid, diamond-like carbon oder Polymere als
Isolationsmaterialien .
Das Isolationsmaterial ist insbesondere dann
strahlungsdurchlässig ausgebildet, wenn auch die
Stromaufweitungsschicht strahlungsdurchlässig ausgebildet ist. Ist die Stromaufweitungsschicht zum Beispiel als strahlungsundurchlässige Metallschicht ausgebildet, so kann auch das Isolationsmaterial strahlungsundurchlässig
ausgebildet sein. Neben einer elektrischen Entkopplung der einzelnen aktiven Bereiche sorgt das Isolationsmaterial für einen Schutz der aktiven Bereiche vor mechanischer Beschädigung,
atmosphärischen Gasen und Feuchtigkeit. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist es alternativ oder zusätzlich zum
Isolationsmaterial möglich, dass ein funktionelles Material zwischen der Vielzahl aktiver Bereiche angeordnet ist, wobei das funktionelle Material die aktiven Bereiche zumindest in Richtungen quer zur Haupterstreckungsrichtung umgibt und das funktionelles Material zumindest einen
Lumineszenzkonversionsstoff und/oder zumindest ein ESD- Schutzmaterial umfasst. Zum Beispiel können Partikel dieser Materialien auch in das Isolationsmaterial eingebracht sein, so dass das gefüllte Isolationsmaterial das funktionelle Material bildet. Der Lumineszenzkonversionsstoff ist zum Beispiel dazu geeignet, zumindest einen Teil der in den aktiven Bereichen erzeugten elektromagnetischen Strahlung in elektromagnetische Strahlung größerer Wellenlängen
umzuwandeln. Der Halbleiterchip emittiert dann zum Beispiel Mischstrahlung, insbesondere weißes Licht. Bei dem ESD- Schutzmaterial kann es sich zum Beispiel um ein Varistor- Material wie ZnO handeln. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips grenzt das Isolationsmaterial zumindest stellenweise direkt an die Außenfläche des aktiven Bereichs. Zum Beispiel bedeckt das Isolationsmaterial die Mantelfläche eines jeden aktiven Bereichs vollständig und grenzt dort direkt an die äußerste Schicht des aktiven Bereichs,
insbesondere die StromaufWeitungsschicht . In diesem Fall bettet das Isolationsmaterial die aktiven Bereiche ein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist an der der Vielzahl aktiver Bereiche zugeordneten Seite des Trägers eine Maskenschicht angeordnet, wobei die Maskenschicht für jeden der aktiven Bereiche eine Öffnung aufweist, die vom ersten Halbleitermaterial
durchdrungen ist. Zur Herstellung der aktiven Bereiche wird beispielsweise eine Maskenschicht auf eine Schicht aus erstem Halbleitermaterial oder dem Träger aufgebracht. Die
Maskenschicht weist Öffnungen zur Schicht aus erstem
Halbleitermaterial oder zum Träger hin auf. Das erste
Halbleitermaterial, welches den Kernbereich eines jeden aktiven Bereichs bildet, wächst dann nur im Bereich der
Öffnungen auf die Schicht aus erstem Halbleitermaterial oder dem Träger auf. Durch die Position der Öffnung wird die
Position des aktiven Bereichs bestimmt. Die Maskenschicht kann im fertig gestellten optoelektronischen Halbleiterchip verbleiben. Ihre Öffnungen sind von erstem Halbleitermaterial durchdrungen .
Falls die Maskenschicht nicht strahlungsdurchlässig ist, kann sie aber auch aus dem Halbleiterchip herausgelöst werden. Alternativ ist auch ein selbstorganisiertes Wachstum der Kernbereiche ohne Maske möglich. In diesem Fall wird auf die Maske verzichtet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die Maskenschicht für im Betrieb in der aktiven Schicht erzeugte elektromagnetische Strahlung
durchlässig. Die Maskenschicht kann dazu beispielsweise aus dem gleichen Material wie die Isolationsschicht gebildet sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist an der dem Träger abgewandten Oberseite des aktiven Bereichs der Kernbereich frei von der aktiven Schicht und steht mit einer elektrisch leitenden
Kontaktschicht in direktem Kontakt. Das heißt, die Spitze des aktiven Bereichs, die vom Träger weg gerichtet ist, ist stellenweise entfernt, wobei die Deckschicht und die aktive Schicht entfernt sind. Auf diese Weise ist der Kernbereich, also insbesondere das erste Halbleitermaterial des aktiven Bereichs, freigelegt und kann in direktem elektrischem
Kontakt mit einer elektrisch leitenden Kontaktschicht
gebracht werden.
Beispielsweise ist der Kernbereich n-leitend ausgebildet. Das heißt, eine n-seitige Kontaktierung des aktiven Bereichs ist mittels der elektrisch leitenden Kontaktschicht möglich. Um Kurzschlüsse oder Stromleckpfade zu unterdrücken, sind die Deckschicht und gegebenenfalls die Stromaufweitungsschicht durch eine Passivierung von der elektrisch leitenden
Kontaktschicht getrennt. Die Passivierung kann dabei mit dem Kernbereich des aktiven Bereichs in direktem Kontakt stehen und befindet sich dann an der dem Träger abgewandten Seite des aktiven Bereichs an dessen Mantelfläche beispielsweise in direktem Kontakt mit der Deckschicht und gegebenenfalls der Stromaufweitungsschicht . Die Passivierung kann dort bündig mit der dem Träger abgewandten Oberseite des Kernbereichs abschließen und sich an ihrer dem Träger abgewandten Seite in direktem Kontakt mit der elektrisch leitenden Kontaktschicht befinden .
Die Passivierung kann beispielsweise durch das Abdecken der Deckschicht und gegebenenfalls der Stromaufweitungsschicht mit einem elektrisch isolierenden Material oder durch
Passivierung des Halbleitermaterials der Deckschicht, beispielsweise durch Ionenimplantation oder durch elektrische Deaktivierung der Dotierspezies, zum Beispiel im Rahmen eines Wasserstoff-Plasmaschritts oder durch Erzeugung von
Oberflächendefekten durch einen Rücksputterschritts ,
erfolgen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips steht die Kontaktschicht mit den
Kernbereichen zumindest eines Großteils, insbesondere aller aktiver Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips in direktem Kontakt. Das heißt, sämtliche Kernbereiche, oder zumindest ein Großteil aller Kernbereiche, werden über eine einzige, gemeinsame Kontaktschicht elektrisch leitend
angeschlossen . Die Kontaktschicht kann sich dabei insbesondere zumindest stellenweise in einer Ebene erstrecken, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu der der Vielzahl aktiver Bereiche zugewandten Außenfläche des Trägers verläuft. Die aktiven Bereiche sind dann zwischen dem Träger und der Kontaktschicht eingeschlossen. Zumindest ein Großteil der aktiven Bereiche bezeichnet dabei wenigstens 75 %, vorzugsweise wenigstens 85 %, insbesondere wenigstens 95 % der aktiven Bereiche des optoelektronischen Halbleiterchips. Im Wesentlichen parallel heißt, dass die Kontaktschicht zumindest stellenweise in einer Ebene
verläuft, die im Rahmen der Herstellungstoleranz parallel zur den aktiven Bereichen zugewandten Außenfläche des Trägers verläuft .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die Kontaktschicht für die im Betrieb im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung
durchlässig oder reflektierend ausgebildet. Eine durchlässige Kontaktschicht kann beispielsweise mit einem oben
beschriebenen transparenten, leitfähigen Oxid gebildet sein. Eine reflektierende Kontaktschicht kann beispielsweise mit einem reflektierenden Metall, wie Silber, Au, Ti, Pt, Pd, Wf, Os und/oder Aluminium, gebildet sein. Im Falle einer
reflektierenden Kontaktschicht ist der Träger vorzugsweise strahlungsdurchlässig ausgebildet, zumindest ein Großteil der vom optoelektronischen Halbleiterchip im Betrieb
abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung wird dann durch den Träger hindurch abgestrahlt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der aktive Bereich an seiner dem Träger abgewandten Oberseite Spuren eines Materialabtrags auf. Das heißt, der Kernbereich des aktiven Bereichs ist
beispielsweise durch einen materialabtragenden Prozess entfernt. Zumindest der Kernbereich weist dann Spuren dieses Materialabtrags auf. Beispielsweise kann es sich bei dem Materialabtrag um ein Ätzen, ein chemisch-mechanisches Polieren (CPM) oder ein Sägen handeln. Die zum Materialabtrag verwendete Technik erzeugt charakteristische Spuren im
Material des aktiven Bereichs, die am fertigen Bauteil als Spuren eines Materialabtrags nachweisbar sind.
Dabei ist es möglich, dass aufgrund des Materialabtrags, also der Spuren, die Fläche des Kernbereichs, der für eine
Kontaktierung durch die Kontaktschicht zur Verfügung steht, erhöht ist. Zum Beispiel weist die dem Träger abgewandte Seite des Kernbereichs eine Facettierung oder eine Aufrauung auf, welche die Kontaktfläche gegenüber einer ebenen Fläche erhöht. Auf diese Weise ist ein geringerer Kontaktwiderstand möglich . Ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip zeichnet sich unter anderem durch die folgenden Vorteile aus:
Der Halbleiterchip kann besonders kostensparend hergestellt werden, da die Zahl der erforderlichen Prozessschritte und Prozesse zur Herstellung des optoelektronischen
Halbleiterchips mit dreidimensionalen Kristallstrukturen, zum Beispiel dreidimensionalen Kern-Hülle-Strukturen, möglich ist. Ferner kann die Kontaktierung der dreidimensionalen Kristallstrukturen durch standardisierte Prozesse erfolgen, da die Kontaktierung selbst keine Auflösung im
Nanometerbereich benötigt, sondern mittels einer
Kontaktschicht möglich ist, die sich über sämtliche aktiven Bereiche erstreckt. Da zur Erzeugung der hier beschriebenen aktiven Bereiche keine planare Epitaxiestruktur erforderlich ist, kann auf auch auf unübliche und/oder großflächige
Fremdsubstrate epitaktisch gewachsen werden. Insbesondere können elektrisch isolierende Aufwachssubstrate zum Einsatz kommen. Ferner kann als Halbleitermaterial auch GaN-basiertes Halbleitermaterial zum Einsatz kommen, das in N-Face Richtung gewachsen wird. Unterschiede in der Länge der aktiven
Bereiche in Richtung der Haupterstreckungsrichtung können durch einen Planarisierungsschritt ausgeglichen werden, ohne dass dabei die Eigenschaften des für den Kontakt zur p-Seite benutzten p-leitenden Bereichs beeinträchtigt werden. Es ist aber auch möglich, auf eine Planarisierung zu verzichten, um die verfügbare aktive Fläche eines jeden aktiven Bereichs besonders effizient auszunutzen.
Im Folgenden werden hier beschriebene optoelektronische
Halbleiterchips und Verfahren zu seiner Herstellung in
Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
In Verbindung mit den Figuren 1A bis IG sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen
Verfahrensschritte zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips näher erläutert.
Verbindung mit den Figuren 2A bis 2H sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen
Verfahrensschritte zur Herstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips näher erläutert.
Verbindung mit den Figuren 3A bis 3F sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen
Verfahrensschritte zur Herstellung eines
Ausführungsbeispiels eines weiteren hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips näher erläutert.
In Verbindung mit den Figuren 4A bis 4C sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen
Verfahrensschritte zur Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips näher erläutert. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
In Verbindung mit den Figuren 1A bis IG sind anhand
schematischer Schnittdarstellungen Verfahrensschritte zur Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterchips näher erläutert. Die schematischen
Schnittdarstellungen der Figuren 1F und IG zeigen
Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterchips .
Gemäß der Figur 1A wird zunächst ein Träger 2, bei dem es sich beispielsweise um ein strahlungsdurchlässiges,
elektrisch isolierendes Aufwachssubstrat wie Saphir oder Glas handelt, mit einer Maskenschicht 5 versehen. Auf die
Maskenschicht 5 werden die aktiven Bereiche 1 aufgewachsen.
Jeder aktive Bereich weist vorliegend beispielsweise die Form eines Zylinders auf. Jeder aktive Bereich 1 erstreckt sich entlang der Haupterstreckungsrichtung R. Die aktiven Bereiche 1 sind beispielsweise an den Gitterpunkten eines regelmäßigen Gitters, vorliegend beispielsweise eines Dreieckgitters, angeordnet .
Jeder der aktiven Bereiche 1 umfasst einen Kernbereich 10. Der Kernbereich 10 ist vorliegend mit einem n-dotierten GaN- basierten ersten Halbleitermaterial gebildet. Der Kernbereich 10 weist ebenfalls die Form eines Zylinders auf. Die
Mantelfläche dieses Zylinders ist vollständig von der aktiven Schicht 11 bedeckt, in der im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips beispielsweise elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Auch die dem Träger 2 abgewandte Seite des Kernbereichs 10 ist zunächst mit Material der aktiven Schicht 11 bedeckt.
Die aktive Schicht 11 weist die Form eines Hohl-Zylinders auf, dessen Innenfläche vollständig mit dem ersten
Halbleitermaterial des Kernbereichs 10 bedeckt ist. Die
Außenfläche der aktiven Schicht 11 ist vollständig von einer Deckschicht 12 bedeckt, die im Ausführungsbeispiel der Figur 1 mit einem p-dotierten GaN-basierten zweiten
Halbleitermaterial gebildet sein kann. Im nachfolgenden Verfahrensschritt, Figur 1B, wird die der aktiven Schicht 11 abgewandte Außenfläche der Deckschicht 12 vollständig mit der Stromaufweitungsschicht 13 bedeckt. Die Stromaufweitungsschicht 13 ist für in der aktiven Schicht 11 erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig und besteht zum Beispiel aus einem TCO-Material wie ITO. Alternativ ist es auch möglich, dass die Deckschicht 12 mit einem
insbesondere Strahlungsreflektierenden Kontaktmaterial, beispielsweise einem Metall wie Silber und/oder Aluminium als Stromaufweitungsschicht 13 bedeckt wird.
Ferner ist es möglich, dass die Stromaufweitungsschicht 13 die Zwischenbereiche zwischen den Kernbereichen 10 auffüllt. In diesem Fall ist die Stromaufweitungsschicht 13 also nicht als dünne Schicht insbesondere gleichmäßiger Dicke
ausgebildet, sondern sie bildet ein Füllmaterial zwischen den Kernbereichen .
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt, Figur IC, werden die Zwischenräume zwischen den aktiven Bereichen 1 mit einem Isolationsmaterial 4 ausgefüllt. Das Isolationsmaterial 4 überdeckt dabei die aktiven Bereiche 1 auch an ihrer dem Träger 2 abgewandten Seite vollständig. Das
Isolationsmaterial 4 kann direkt an die den Kernbereich 10 abgewandte Außenfläche der Stromaufweitungsschicht 13 eines jeden aktiven Bereichs 1 grenzen. Das Isolationsmaterial 4 ist für in der aktiven Schicht 11 erzeugte elektromagnetische Strahlung vorzugsweise durchlässig ausgebildet und elektrisch isolierend. Beispielsweise besteht das Isolationsmaterial 4 aus Siliziumdioxid. Das Isolationsmaterial 4 kann
beispielsweise mittels Aufschleudern, Aufdampfen, Sputtern, ALD oder CVD aufgebracht sein. Optional können die Zwischenräume zwischen den aktiven
Bereichen 1 auch mit einem funktionellen Material aufgefüllt werden, das beispielsweise zum ESD-Schutz des
optoelektronischen Halbleiterchips dient oder die in der aktiven Zone erzeugte elektromagnetische Strahlung in
elektromagnetische Strahlung einer anderen Wellenlänge konvertiert. Bei dem funktionellen Material kann es sich also auch um ein Material handeln, das zumindest einen Lumines zenzkonversionsstoff umfasst .
Nachfolgend, Figur 1D, erfolgt ein Planarisieren zum Beispiel mittels chemisch-mechanischem Polierens oder eines
trockenchemischen Prozesses. Bei dem Planarisieren werden vorliegend die Stromaufweitungsschicht 13, die Deckschicht 12 sowie die aktive Schicht 11 an der dem Träger 2 abgewandten Seite eines jeden aktiven Bereichs 1 entfernt. Das heißt, der Kernbereich 10 eines jeden aktiven Bereichs wird freigelegt. Der Kernbereich 10 eines jeden aktiven Bereichs weist an seiner dem Träger 2 abgewandten Seite Spuren des
Materialabtrags, also beispielsweise des chemisch¬ mechanischen Polierens oder des trockenchemischen Prozesses auf.
Nachfolgend, Figur IE, werden Passivierungen 3 für die an den Kanten der aktiven Bereiche 1 freigelegten Deckschichten 12 zum Beispiel durch Deaktivierung der p-dotierten
Deckschichten mittels eines Wasserstoffplasmas erzeugt.
Vorliegend wird auch die Stromaufweitungsschicht 13 an ihrer dem Träger 2 abgewandten Seite von der Passivierung bedeckt.
Aufgrund der Passivierung 3 wird bei der nachfolgenden
Kontaktierung durch die Kontaktschicht 6, vergleiche die
Figuren 1F oder IG, ein Kontakt zwischen der Kontaktschicht 6 und dem p-leitenden Bereich und der Stromaufweitungsschicht eines jeden aktiven Bereichs verhindert. Für den Fall, das die Stromaufweitungsschicht 13 die
Zwischenbereiche zwischen den Kernbereichen 10 füllt, kann die Passivierung 3 auf der Stromaufweitungsschicht 13 verlaufen und überdeckt auf diese Weise die Bereiche zwischen den Kernbereichen 10.
Gemäß der Figur 1F wird zur Kontaktierung eine ganzflächige reflektierende Kontaktschicht verwendet. In diesem Fall wird die in den aktiven Bereichen 1 erzeugte elektromagnetische Strahlung vorzugsweise durch den Träger 2 hindurch
ausgekoppelt. Alternativ ist es möglich, dass die
Kontaktschicht 6 einen dielektrischen Spiegel sowie einen elektrisch leitenden Bereich umfasst. Der elektrisch leitende Bereich kann beispielsweise mit einem
strahlungsdurchlässigen, leitfähigen Oxid gebildet sein.
Die Kontaktschicht 6 ist durch die Passivierung 3 elektrisch von der StromaufWeitungsschicht 13 isoliert.
In einer alternativen Ausführungsform, vergleiche die Figur IG, ist die Kontaktschicht 6 mit einem
strahlungsdurchlässigen, leitfähigen Material, beispielsweise einem TCO-Material wie ITO gebildet. Die Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung ist dann beispielsweise auch durch die dem Träger 2 abgewandte Seite der Kontaktschicht 6 hindurch möglich. Es kann auf diese Weise ein Volumenemitter erzeugt werden. Zur Verbesserung der Auskopplung kann die dem Träger 2 abgewandte Seite der Kontaktschicht 6 Aufrauungen enthalten, die die Wahrscheinlichkeit für Totalreflexion reduzieren .
Eine Kontaktierung kann wie in den Figuren 1F und IG
angedeutet, von der Seite her oder auch von der dem Träger 2 abgewandten Seite der Kontaktschicht 6 her erfolgen. In den Figuren 2A bis 21 ist ein weiteres Verfahren zur
Herstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen
Halbleiterchips näher erläutert. In Verbindung mit den
Figuren 2H und 21 sind Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips anhand von Schnittdarstellungen näher beschrieben.
Im Unterschied zum in Verbindung mit den Figuren 1A bis IG beschriebenen Ausführungsbeispiel wird im Ausführungsbeispiel der Figur 2 das Isolationsmaterial 4 rückgeätzt, bis die aktiven Bereiche 1 an der dem Träger 2 abgewandten Seite des Isolationsmaterials 4 wieder freigelegt sind, vergleiche die Figur 2D. Alternativ ist es möglich, dass ein Auffüllen mit dem Isolationsmaterial 4 im Schritt 2C nicht über die dem Träger 2 abgewandte Seite der aktiven Bereiche 1 hinweg erfolgt, sondern lediglich bis zu einer bestimmten Füllhöhe, die von den aktiven Bereichen 1 überragt wird, ein Auffüllen erfolgt . Nachfolgend wird die Spitze eines jeden aktiven Bereichs 1 nasschemisch abgetragen, zum Beispiel durch Ätzen mit heißer KOH. Dies führt, aufgrund der Kristallstruktur des
verwendeten ersten Halbleitermaterials, zu einer Facettierung und damit zu einer vergrößerten Kontaktfläche am Kernbereich 10 eines jeden aktiven Bereichs 1. Beispielsweise weisen die Oberseiten lb der aktiven Bereiche 1 im Bereich des
Kernbereichs nach dem nasschemischen Prozess jeweils eine pyramidenförmige Spitze auf. Im Verfahrensschritt 2F erfolgt wiederum die Erzeugung von Passivierungen 3, entweder wie oben beschrieben durch
Passivierung des p-leitenden Halbleitermaterials oder durch erneutes Aufbringen von Isolationsmaterial 4 (vergleiche dazu die Figuren 2F und 2G) . Nachfolgend, Figuren 2H und 21 erfolgt die Kontaktierung mittels Kontaktschichten wie in Verbindung mit den Figuren 1F und IG bereits erläutert.
Aufgrund der durch die Facettierung erhöhten Kontaktfläche kann Strom besonders hoher Dichte in jeden Kernbereich eingeprägt werden.
In Verbindung mit den Figuren 3A bis 3F ist ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterchips näher erläutert. In diesem Verfahren erfolgt kein Planarisierungsschritt, das heißt die Länge der aktiven Bereiche 1 wird nicht aneinander angepasst. Auf diese Weise werden die natürlicherweise auftretenden unterschiedlichen Längen der einzelnen aktiven Bereiche genutzt, das heißt es erfolgt eine effiziente Nutzung eines möglichst großen Teils der aktiven Schicht 11 eines jeden aktiven Bereichs 1. Im Verfahrensschritt 3c erfolgt daher im Unterschied zu dem oben beschriebenen Verfahren das
Aufbringen eines Isolationsmaterials 4 nicht in einer
überformenden Weise, sondern als dünne Schicht hoher
Konformität, zum Beispiel durch ein ALD-Verfahren . Zusätzlich kann eine Schicht weiteres Isolationsmaterial 7 zwischen die aktiven Bereiche eingebracht werden, welche die aktiven
Bereiche 1 in der Haupterstreckungsrichtung R nicht überragt. Nachfolgend, vergleiche die Figur 3E, wird das
Isolationsmaterial 4, 7 durch Ätzen entfernt. Durch die erhöhte Dicke des Isolationsmaterials zwischen den aktiven Bereichen 1 können an den Oberseiten lb der aktiven Bereiche 1 die Kernbereiche 10 freigelegt werden, ohne dass das
Passivierungsmaterial 7 zwischen den aktiven Bereichen 1 vollständig entfernt wird. Alternativ wäre es vorstellbar, dass an den Oberseiten lb der aktiven Bereiche mit erhöhter Ätzrate geätzt wird. In jedem Fall wird der Kernbereich 10 eines jeden aktiven Bereichs 1 an der dem Träger 2
abgewandten Oberseite lb freigelegt.
Das Freilegen erfolgt durch trockenchemische oder
nasschemische Prozesse zum Beispiel durch Plasmaätzen, zum Beispiel mit ICP RIE (Inductively coupled plasma reactive ion etching) , oder KOH, die zusätzlich zu einer Facettisierung und damit einer vergrößerten Kontaktfläche im Bereich des
Kernbereichs 10 eines jeden aktiven Bereichs 1 führen können.
Nachfolgend erfolgt die Herstellung einer Passivierung 3 wie beispielsweise in Verbindung mit den Figuren 2F oder 2G beschrieben.
Schließlich wird eine Kontaktschicht 6 auf die dem Träger 2 abgewandte Seite der aktiven Bereiche 1 aufgebracht, welche planarisierend ausgebildet sein kann. Die Kontaktschicht 6 kann dabei wie oben beschrieben strahlungsdurchlässig oder strahlungsreflektierend ausgebildet sein.
In Verbindung mit den Figuren 4A bis 4C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens dargestellt, welches als Abwandlung zu den oben beschriebenen Verfahren Verwendung finden kann. Die Figur 4C zeigt einen entsprechend hergestellten optoelektronischen Halbleiterchip in einer schematischen Schnittdarstellung. Im Unterschied zu den oben beschriebenen Verfahren wird in diesem Ausführungsbeispiel die Stromaufweitungsschicht 13 nicht direkt auf die Maskenschicht 5 aufgebracht, sondern vor dem Aufbringen der StromaufWeitungsschicht 13 werden die Stümpfe der aktiven Bereiche 1 mit einem Isolationsmaterial 4 passiviert. Das Isolationsmaterial 4 kann beispielsweise durch einen Spin-Coating-Prozess aufgetragen werden. Die aktiven Bereiche 1 überragen das Isolationsmaterial 4 in
Richtung der Haupterstreckungsrichtung R (vergleiche dazu die Figur 4B) . Anschließend erfolgt die weitere Prozessierung beispielsweise wie in Verbindung mit den Figuren 1B bis IG beschrieben. Die Passivierung am Stumpf führt dabei zu einem optoelektronischen Halbleiterchip, bei dem die
Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Leckströmen reduziert ist .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102012101718.2, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Claims

Optoelektronischer Halbleiterchip mit:
- zumindest einem aktiven Bereiche (1), insbesondere einer Vielzahl aktiver Bereiche (1), die beabstandet zueinander angeordnet sind, und
- einem Träger (2), der an einer Unterseite (la) der aktiven Bereiche (1) angeordnet ist, wobei
- einer der aktiven Bereiche (1) eine
Haupterstreckungsrichtung (R) aufweist,
- der aktive Bereich (1) einen Kernbereich (10)
aufweist, der mit einem ersten Halbleitermaterial gebildet ist,
- der aktive Bereich (1) eine aktive Schicht (11) aufweist, die den Kernbereich (10) zumindest in
Richtungen (x, y) quer zur Haupterstreckungsrichtung (R) des aktiven Bereichs (1) bedeckt, und
- der aktive Bereich (1) eine Deckschicht (12) aufweist, die mit einem zweiten Halbleitermaterial gebildet ist und die aktive Schicht (11) zumindest in Richtungen (x, y) quer zur Haupterstreckungsrichtung (R) des aktiven Bereichs (11) bedeckt.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
mit einer Vielzahl aktiver Bereiche (1), wobei
- an der dem Träger (2) abgewandten Oberseite (lb) eines jeden aktiven Bereichs (1) der Kernbereich (10) des aktiven Bereichs (1) frei ist von der aktiven Schicht
(11) und mit einer elektrisch leitenden Kontaktschicht
(6) in direktem Kontakt steht, und - die Kontaktschicht (6) mit den Kernbereichen (10) zumindest eines Großteils oder aller aktiver Bereiche (1) in direktem Kontakt steht, und sich stellenweise in einer Ebene erstreckt, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu der der Vielzahl aktiver Bereiche (1) zugewandten Außenfläche (2a) des Trägers verläuft.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
bei dem zumindest das erste Halbleitermaterial
epitaktisch auf den Träger (2) abgeschieden ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem eine Wachstumsrichtung (z) des ersten
Halbleitermaterials parallel oder im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsrichtung (R) ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
bei dem der aktive Bereich (1) eine Länge (L) aufweist, die in Haupterstreckungsrichtung (R) bestimmt wird, und der aktive Bereich (1) einen Durchmesser (D) aufweist, der in einer Ebene senkrecht zur
Haupterstreckungsrichtung (R) bestimmt wird, wobei das Verhältnis von Länge (L) zu Durchmesser (D) wenigstens 1 ist .
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
bei dem der aktive Bereich (1) eine
Stromaufweitungsschicht (13) aufweist, die die Deckschicht (12) zumindest in Richtungen (x, y) quer zur Haupterstreckungsrichtung (R) bedeckt.
7. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die StromaufWeitungsschicht (13) für im Betrieb in der aktiven Schicht (11) erzeugte elektromagnetische Strahlung durchlässig ist und insbesondere mit einem transparenten leitfähigen Oxid gebildet ist.
8. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der beiden vorherigen Ansprüche,
bei dem sich die StromaufWeitungsschicht (13) über zumindest einen Großteil der Länge (L) des aktiven
Bereichs (1) erstreckt.
9. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
bei dem ein Isolationsmaterial (4) zwischen der Vielzahl aktiver Bereiche (1) angeordnet ist, wobei das
Isolationsmaterial (4) die aktiven Bereiche (1)
zumindest in Richtungen (x, y) quer zur
Haupterstreckungsrichtung (R) umgibt.
10. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem das Isolationsmaterial (4) zumindest
stellenweise direkt an die Außenfläche des aktiven
Bereichs, insbesondere die StromaufWeitungsschicht (13) grenzt . Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
bei dem an der der Vielzahl aktiver Bereiche (1)
zugewandten Seite des Trägers eine Maskenschicht (5) angeordnet ist, wobei die Maskenschicht (5) für jeden der aktiven Bereiche (1) eine Öffnung (5a) zum Träger (2) hin aufweist, die vom ersten Halbleitermaterial durchdrungen ist. 12. Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die Maskenschicht (5) stellenweise direkt an das Isolationsmaterial (4) grenzt.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
bei dem an der dem Träger (2) abgewandten Oberseite (lb) des aktiven Bereichs (1) der Kernbereich (10) frei ist von der aktiven Schicht (11) und mit einer elektrisch leitenden Kontaktschicht (6) in direktem Kontakt steht.
Optoelektronischer Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch,
bei dem die Kontaktschicht (6) mit den Kernbereichen (10) zumindest eines Großteils, insbesondere aller aktiver Bereiche (1) in direktem Kontakt steht, und sich stellenweise in einer Ebene erstreckt, die parallel oder im Wesentlichen parallel zu der der Vielzahl aktiver Bereiche (1) zugewandten Außenfläche (2a) des Trägers verläuft .
15. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
bei dem ein funktionelles Material zwischen der Vielzahl aktiver Bereiche (1) angeordnet ist, wobei das
funktionelle Material die aktiven Bereiche (1) zumindest in Richtungen (x, y) quer zur Haupterstreckungsrichtung (R) umgibt und das funktionelles Material zumindest einen Lumineszenzkonversionsstoff und/oder zumindest ein ESD-Schutzmaterial umfasst.
16. Optoelektronischer Halbleiterchip nach einem der
vorherigen Ansprüche,
bei dem der aktive Bereich (1) an seiner dem Träger (2) abgewandten Oberseite (lb) Spuren eines Materialabtrags aufweist .
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