WO2017178627A1 - Optoelektronischer halbleiterchip - Google Patents

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WO2017178627A1
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Alexander F. PFEUFFER
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • Optoelectronic Semiconductor Chip An optoelectronic semiconductor chip is specified.
  • One of the objects to be solved is, inter alia, to specify an optoelectronic semiconductor chip which has a
  • the optoelectronic semiconductor chip is, for example, a radiation emitting device
  • optoelectronic semiconductor chip It may be at the
  • Semiconductor chip for example, a light-emitting diode chip or a laser chip.
  • Semiconductor chip can generate light during operation.
  • the optoelectronic semiconductor chip can generate light in the spectral range from UV radiation to light in the infrared range, in particular visible light.
  • radiation-detecting semiconductor chip for example a photodiode.
  • Optoelectronic semiconductor chip a semiconductor body having an n-type region, a p-type region and an active region between the n-type region and the p-type region.
  • the semiconductor body has a
  • Main extension plane which is perpendicular to the stacking direction of the n-type, p-type and active region.
  • the semiconductor body for example, on a Nitride compound semiconductor material, for example AlGalnN or a phosphide compound semiconductor material,
  • a nitride compound semiconductor material preferably Al n Ga m ini- n - m N comprises or consists of, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may for example have one or more dopants and additional components.
  • the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice, ie Al, Ga, In, N, even if these are partly due to small amounts
  • the n-type region of the semiconductor body is with
  • the semiconductor body is doped with at least one p-dopant, for example with magnesium.
  • the active region is arranged between the p-type region and the n-type region.
  • the active region may be formed, for example, as a multiple quantum well structure.
  • the optoelectronic semiconductor chip In the operation of the optoelectronic semiconductor chip is in the active region, for example, electromagnetic
  • the electromagnetic radiation is generated by recombination of charge carriers, which takes place in the multiple quantum well structure.
  • alternative can in the active region, the detection of electromagnetic radiation by the generation of pairs of charge carriers
  • Optoelectronic semiconductor chip to a first mirror, which contains a first metallic layer.
  • the first mirror may comprise a further electrically conductive metallic layer, which consists of a metal or a metal
  • the first mirror has, for example, a
  • the first mirror has a high reflectivity for in
  • the reflectivity of the first mirror at a wavelength of 450 nm and / or 550 nm is at least 75%, in particular
  • Optoelectronic semiconductor chip a p-metallization.
  • the p-type metallization can have a high reflectivity for electromagnetic radiation generated during operation of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the reflectivity of the p-type metallization at a wavelength of 450 nm is at least 50%, in particular at least 65-6, for example at least 80%.
  • the p-type metallization can form a second mirror.
  • the p-type metallization may produce at least a portion of that generated during operation of the optoelectronic semiconductor chip
  • the p-type metallization may comprise an electrically conductive second metallic layer, which may be formed from a metal or a metal compound or a metal stack.
  • the first mirror is not at the same electrical potential as the p-type one
  • the p-type region is set to a potential different from the n-type region.
  • the first mirror has a smaller potential difference to the n-conducting region than the p-conducting region.
  • the electrically conductive region of the first mirror for example the first metallic layer of the first mirror, and the n-conductive region can be at the same electrical potential.
  • any differences in potential can only be attributed to the contact resistance between the first mirror and the n-conducting region, ie the first mirror can be connected in an electrically conductive manner to the n-conducting region of the semiconductor body means that the electrically conductive regions of the first mirror are then electrically conductive with the semiconductor body
  • the p-type metallization is on the same
  • the electrically conductive regions for example, the second metallic layer of the p-type metallization is electrically conductive with the p-type region of the semiconductor body connected.
  • the p-type region is contacted via the p-type metallization in an electrically conductive manner. "At the same electric potential" means in this
  • the first mirror has at least one opening through which the p-metallization is electrically conductively connected to the p-conducting region.
  • the opening in the first mirror may be a recess which completely penetrates the mirror, for example transversely or perpendicular to its main extension plane.
  • a part of the p-metallization is arranged in the opening of the first mirror. This part of the p-metallization can be directly electrically and mechanically connected to the p-type region
  • this part of the p-metallization by means of further electrically conductive
  • the p-type metallization may have areas in which the p-type metallization is substantially parallel to the p-type metallization
  • Main extension plane of the first mirror extends.
  • the p-metallization can be further areas
  • electrically conductive material of the p-type metallization passes through the opening of the first mirror and in this region is connected in an electrically conductive manner to the p-type region of the semiconductor body.
  • the contact region between the p-type region and the p-type metallization is designed to be reflective. Electrically conductive parts of the p-type metallization are not in direct physical contact with electrically conductive parts of the first mirror. Electrically conductive parts of the first
  • Mirror and electrically conductive parts of the p-type metallization are separated from one another, for example, by a first dielectric of the first mirror or a second dielectric in contact with the p-type metallization. That is, the first dielectric of the first mirror may be in direct physical contact with the p-type metallization. In particular, the second dielectric may be in direct physical contact with electrically conductive portions of the first mirror. According to at least one embodiment, the
  • Optoelectronic semiconductor chip a semiconductor body having an n-type region, a p-type region and an active region, between which the n-type region and the p-type region are arranged.
  • Optoelectronic semiconductor chip also comprises a first mirror, which contains a first metallic layer, and a p-metallization, which is a second metallic
  • Layer contains, wherein in the operation of the semiconductor chip, the first mirror is not at the same electrical potential as the p-type region.
  • the p-type metallization is at the same electrical potential as the p-type region.
  • the first mirror has at least one opening through which the p-type metallization is electrically conductively connected to the p-type region.
  • optoelectronic semiconductor chips for
  • the metallic layer is arranged as close as possible to the semiconductor body and comprises a material which advantageously has a high reflectivity for the electromagnetic radiation generated in the semiconductor chip
  • This material may be a material which, in the electric field, especially when in contact with moisture, tends to form ions, which in turn tend to migrate in the electric field. Cations, in particular, are prone to migration and can therefore cause electrical shunts that reduce the efficiency of the component or lead to failure of the component.
  • the semiconductor chip described here makes use of the idea that the first mirror, the
  • this arrangement can reduce the risk of formation of cations, resulting in improved reliability and improved performance
  • the first mirror can be arranged particularly close to the semiconductor body, whereby in the semiconductor chip generated electromagnetic radiation can be efficiently reflected and subsequently decoupled.
  • the first mirror of the optoelectronic semiconductor chip is located on the same
  • the electrically conductive part of the first mirror in particular the first metallic layer, can be connected in an electrically conductive manner via a first plated-through hole to the n-conductive region of the semiconductor body and be in physical contact with it directly.
  • the first via extends at least partially through the semiconductor body.
  • the p-type region and the active region are penetrated by the first via.
  • Main extension plane of the semiconductor body, the first via for example, have a circular, oval or polygonal contour.
  • the n-conducting region of the semiconductor body can be electrically conductively contacted and operated via the first mirror.
  • the fact that the first metallic layer is at the same potential as the n-conductive region greatly reduces the risk of formation of cations.
  • the first metallic layer contains or consists of one or a combination of the following elements: Ag (silver), Al
  • a first metallic layer of rhodium is advantageously particularly inert and thus has a high chemical stability.
  • the first metallic layer is formed with silver, which advantageously has a particularly high reflectivity for light in the visible wavelength range, in particular in the wavelength range of blue light. Surprisingly, it has been shown that silver, if it is on the same
  • the surface portion of the first mirror facing the active area is greater than the area portion of the p-metallization facing the active area. The one facing the active area
  • Area fraction of the first mirror or the p-type metallization may in particular run parallel to the main extension plane of the active region. Further, a portion of the first mirror or p-type metallization may penetrate the active region. That is, the active region may have openings in which the first mirror or the p-type metallization runs.
  • the first mirror has a particularly high reflectivity for electromagnetic radiation generated in the active region.
  • electromagnetic radiation generated in the active area is generated
  • the first mirror has a reflectivity which is greater than the reflectivity of the p-metallization.
  • the side of the first mirror facing the active region has a higher reflectivity than the side of the p-metallization facing the active region.
  • the first metallic layer may be formed of a material having a higher reflectivity than the material of the second metallic layer.
  • the first metallic layer is formed with a material that has a high tendency to
  • the first metallic layer consists of silver or
  • the second metallic layer of the p-type metallization is then with a metal such as rhodium
  • the first mirror is completely or mostly between the p-metallization and the
  • Semiconductor body arranged. "For the most part” means that at least 50%, preferably at least 65%, for example at least 80% of the material of the first mirror is arranged between the p-type metallization and the semiconductor body.
  • the material of the first mirror is arranged between the p-type metallization and the semiconductor body.
  • the first mirror has a particularly high reflectivity for the light generated, this arrangement leads to a particularly high efficiency of the component.
  • the first mirror has an opening and the p-metallization is arranged at least partially in the opening of the first mirror.
  • Opening of the first mirror extends from the the
  • At least the second metallic layer is disposed in the opening. Electrically conductive parts of the first mirror are not in direct contact with electrically conductive parts of the p-type metallization in the region of the opening. In the region of the opening is between the electrically conductive parts of the first mirror and the electrically conductive
  • Dielectric so an electrically insulating material arranged.
  • the opening in the first mirror and the material disposed within the opening form a second one
  • the opening in the first mirror has, for example, a circular, oval or polygonal contour in the main extension plane of the first mirror.
  • the p-type metallization then points parallel within the opening of the first mirror
  • Main extension plane of the first mirror is a circular, oval or polygonal contour on, with the lateral
  • the number of first vias is smaller than the number of second vias.
  • the number of second plated-through holes is three to five times higher than the number of first plated-through holes.
  • the generated electromagnetic radiation strikes the p-metallization in regions of the openings of the first mirror.
  • electromagnetic radiation reflects, causing the
  • the first dielectric is in direct physical contact with the first metallic layer and covers the first metallic layer at its surfaces facing the active region at least partially, in particular completely up to contact surfaces to the semiconductor body.
  • first dielectric is in direct physical contact with the first metallic layer and covers the first metallic layer at its surfaces facing the active region at least partially, in particular completely up to contact surfaces to the semiconductor body.
  • Dielectric cover other sides of the first metallic layer.
  • the first dielectric is a low refractive index material having a refractive index of at most 1.5 at a wavelength of 450 nm, for example Silicon oxide (Si0 2 ) ⁇ Electromagnetic radiation at a smaller angle than the critical angle of the
  • the first dielectric may be formed of multiple layers with different indices of refraction so that a Bragg mirror is formed from the different layers.
  • the first dielectric may be formed of multiple layers with different indices of refraction so that a Bragg mirror is formed from the different layers.
  • Titanium dioxide
  • the second metallic layer, on the sides facing the active region may at least partially be covered by a second dielectric.
  • Dielectric is in direct physical contact with the second metallic layer and covers the second one
  • the second dielectric can cover further sides of the second metallic layer.
  • the second dielectric may be a material with a low dielectric
  • Refractive index for example, silicon oxide (Si0 2 ) act.
  • the second dielectric may consist of several layers
  • the first dielectric can in places in direct
  • the second dielectric can in places in direct
  • the first metallic layer In particular in areas of vias through the first mirror or the p-metallization, the
  • electrically conductive parts of the first mirror in direct physical contact with the second dielectric, in particular a layer of p-metallization, are.
  • the second dielectric in particular a layer of p-metallization
  • Metallization can be the electrically conductive parts of the p-metallization in direct physical contact with the first mirror.
  • the first serves
  • the second dielectric as an electrically insulating layer between the first and second
  • first and the second dielectric may have a particularly high hermeticity.
  • the first and / or the second dielectric makes it possible to form the first and / or second metallic layer with materials susceptible to migration in the electric field, for example silver (Ag) or aluminum (Al).
  • the reflectivity of the first mirror and / or the p-type metallization can be increased by means of the first and / or the second dielectric. If a low-refractive dielectric is arranged in front of the metal mirror, in particular the p-metallization, for example Silicon oxide, this leads to total reflection at small angles of incidence of electromagnetic radiation and may be advantageous in combination with an underlying metallic mirror.
  • the reflectivity of the first mirror and / or the p-type metallization can be further increased if the dielectric as a layer stack of different
  • Dielectrics is formed to form a Bragg mirror.
  • a Bragg mirror advantageously additionally has a high reflectivity for electromagnetic radiation which strikes the first and / or second mirror at small angles.
  • the first mirror projects beyond the semiconductor body in lateral directions.
  • the first mirror extends substantially parallel to the main extension plane of the semiconductor body. At least partially, the first mirror, parallel to
  • Metallic layer is not from the semiconductor body perpendicular to the main plane of extension of the first mirror
  • the first metallic layer does not tend to form cations
  • the first metallic layer can also be arranged in areas that are not covered by the semiconductor body.
  • the reflective surface is increased and the efficiency of the optoelectronic semiconductor chip is improved.
  • the reflective surface is 5 "6 to 10% larger than the surface of the semiconductor body, parallel to the
  • thin-film LEDs can have at least one first contact structure, which differs from that of FIG.
  • the first metallic layer may project beyond the semiconductor body in lateral directions.
  • the first contact structure which is electrically conductively connected to the n-type region by means of the first metallic layer, can be connected directly to the first metallic layer.
  • a mirror due to the electrical contact with the n-type region can be increased.
  • a mirror which is formed with silver (Ag), does not have to be of the
  • the first mirror is not at the same electrical potential as the p-type region. From the larger area of the first mirror results in a higher reflectivity of the optoelectronic semiconductor chip, which has a positive effect on the efficiency of the optoelectronic semiconductor chip.
  • the p-type metallization is at least partially formed from the same material as the first mirror.
  • the second metallic layer is partially formed of the same material as the first metallic layer.
  • Metallic layer may comprise several metallic materials, which are deposited in separate process steps.
  • a metallic material of the second metallic layer can be deposited in the same process step as at least one part of the first metallic layer.
  • Region of a second via is arranged, formed from the same material as the first metallic layer.
  • the metallic layers of the first mirror and the p-type metallization, which are formed from the same material, are not connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the first and the second metallic layer are separated by a recess which has an annular or frame-shaped contour parallel to the main extension plane and is filled with an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material may be formed by the first and / or second dielectric.
  • the first mirror and the n-conducting region are connected to one another in an electrically conductive manner by means of a third through-connection, the third through-connection being connected to one another
  • Main extension plane of the semiconductor body completely penetrating.
  • the third via extends completely through the p-type, n-type, and active regions.
  • the front sides are the third
  • An electrically conductive material is disposed in the third via, wherein the electrically conductive material is not in direct physical contact with the end faces of the third via.
  • the electrically conductive material connects the n-type
  • the n-conducting region is on the side of the active region facing away from the first mirror
  • the first mirror is over the electrical
  • the p-metallization has a fourth via, through which an electrically conductive first contact structure
  • the first contact structure is electrically conductively connected to the first mirror.
  • Through-hole in the p-metallization can parallel to Main extension plane of the p-metallization have a circular, oval or polygonal contour.
  • the first contact structure which is guided through the opening of the p-type metallization, is electrically conductively connected to the first mirror, so that by means of the first
  • the first metallic layer can be electrically contacted. That is, the first contact structure may have an outwardly exposed surface over which the first metallic layer may be electrically contacted.
  • the first contact structure may be formed from a metal, in particular gold, or a solder.
  • the first contact structure is in the fourth
  • the fourth via hole enables a flip-chip structure in which each has a first contact structure for the n-type region and a second contact structure for the p-type region, on the emission side
  • the first metallic layer has no surfaces exposed to the outside, whereby the first metallic layer is particularly well protected against environmental influences, which in turn ensures the reliability of the
  • the active region is completely surrounded by the first mirror in lateral directions.
  • the first via which is formed with the first metallic layer, completely surrounds the active region in lateral directions.
  • the first via parallel to the main extension plane of the semiconductor body, a
  • Through-connection divides the active region of a semiconductor chip into a plurality of partial regions, also called pixels, which are each completely surrounded by the first metallic layer in lateral directions. Similarly, the p-type region, from the first
  • an n-type region can be electrically contacted by means of the first metallic layer, which in turn is electrically conductively connected to a plurality of active regions which are not in direct physical contact.
  • the p-type regions of the individual active regions can be contacted and energized separately so that the active regions can be operated separately from one another.
  • Contact structures of the semiconductor chip is at least one greater than the sum of the separately controllable active
  • the first and second contact structures are electrically driven to drive the individual pixels
  • the growth substrate can be removed.
  • this increases the pixel-pixel contrast.
  • a further advantage is that a pixel-like semiconductor chip with separately operable active regions is made possible by means of a lattice-shaped arrangement of the first via.
  • the first mirror is exclusively in direct physical contact with electrically insulating material. That is, the first metallic layer is not electrically connected to the n-type or the p-type region.
  • the first metallic layer can be used exclusively with the first and / or the second dielectric in direct
  • the first metallic layer on the sides facing the active region is in direct contact with the first dielectric and on the sides facing the active region in direct contact with the first and / or second dielectric.
  • the first metallic layer is particularly well encapsulated, so that the material of the first
  • the second metallic layer free of silver.
  • the second metallic layer comprises, for example, rhodium (Rh) and / or aluminum (AI).
  • the second metallic layer Only materials that are chemically inert, so that the risk of ion formation is reduced.
  • the p-type region and the p-type metallization may be at the same potential during operation of the semiconductor chip.
  • the second metallic layer contains silver
  • Ag + ions may form during operation of the semiconductor chip.
  • the Ag + ions are prone to electromigration, which can cause shunts in the semiconductor chip.
  • a semiconductor chip is particularly robust to moisture and reliably operable when metallic materials that are on the
  • FIGS. 1A, 1B, IC, 2, 3, 4, 5A, 5B and 6 show in FIG
  • FIG. 1A shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic semiconductor chip 1 according to FIG a first embodiment.
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 comprises a semiconductor body 30
  • Semiconductor body 30 includes an n-type region 301, a p-type region 302, and an active region 303.
  • the present n-type region 301 is formed of n-type nitride compound semiconductor material.
  • the present p-type region 302 is formed of a p-type nitride compound semiconductor material. Between the n-type and the p-type region is the active
  • the active area 303 is set up in the normal operation of the
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 comprises a first mirror 10 and a p-metallization 20.
  • the first mirror 10 comprises a first metallic layer 101 and a first dielectric 102.
  • the first metallic layer 101 of the first mirror 10 contains silver, for example,
  • the first metallic layer 101 is made of silver.
  • the first dielectric 102 is arranged on the side of the first metallic layer 101 facing the active region.
  • Dielectric 102 has a particularly low permeability to moisture and may for example
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 comprises a p-type metallization 20, which comprises or consists of a second metallic layer 201. Adjacent to the p-type metallization, a second dielectric 202 is arranged, which in particular can form a second mirror together with the p-type metallization.
  • the second metallic layer 201 is formed of, for example, rhodium or aluminum.
  • the second dielectric has a particularly low permeability to moisture and is formed, for example, of silicon oxide, silicon nitride or aluminum dioxide. Both the first mirror 10 and the p-type metallization 20 extend within the manufacturing tolerance parallel to the main extension plane of the semiconductor body 30.
  • the first mirror 10 is arranged on the side facing away from the active region 303 of the p-type region 302.
  • the p-type metallization 20 is arranged on the side of the first mirror 10 facing away from the semiconductor body 30.
  • the first metallic layer 101 and the second metallic layer 201 are not directly electrically connected to each other.
  • the first dielectric 102 may be directly in physical contact with the second metallic one
  • the second dielectric 202 may be in direct physical contact with the first dielectric 102 and / or the first metallic 101 layer.
  • the semiconductor body 30 has a first plated-through hole 61, by means of which the first metallic layer 101 is electrically conductively connected to the n-type region 301.
  • the first through-connection 61 points parallel to
  • the metallic layer 101 may be formed.
  • another electrically conductive material may be disposed in the contact region of the first metallic layer 101 and the n-type region 301.
  • the first metallic layer 101 is electrically insulated from the p-type region 302 and the active region 303 of the semiconductor body 30.
  • the p-type metallization 20 is electrically conductively connected to the p-type region 302 by means of a second via 62. That is, the first mirror 10 has at least one opening through which the p-type metallization 20 is electrically conductively connected to the p-type region 302 of FIG
  • the electrically conductive connection of the p-type region 302 and the second metallic layer 201 may be formed from the material of the second metallic layer 201.
  • the contact area between the second metallic layer 201 and the p-type region 302 is a second
  • Current spreading layer 432 is characterized by a high lateral conductivity parallel to the main extension plane of the semiconductor body 30.
  • the second is
  • Current spreading layer 432 formed of a transparent material such as a transparent conductive oxide, for example ITO, which has a particularly low absorption
  • the second via 62 faces along the
  • the p-type metallization 20 is in direct physical contact with a solder layer 40.
  • the solder layer 40 completely covers the p-type metallization on the side facing away from the first mirror.
  • the solder layer 40 serves both the electrical Contacting the second metallic layer 201 as well as the encapsulation of the second metallic layer 201.
  • the solder layer 40 has a particularly low permeability to moisture.
  • a carrier 41 is arranged on the p-metallization 20 side facing away from the solder layer 40.
  • the carrier 41 is in direct
  • the carrier 41 gives the optoelectronic semiconductor chip at least partially its mechanical stability.
  • Area 302 of the semiconductor body 30 is contacted by the carrier 41 in an electrically conductive manner. That is, the carrier 41 is, during the operation of the semiconductor chip 1, in
  • the carrier may be formed, for example, with silicon, germanium, or a metal.
  • first mirror 10 In areas between the first mirror 10 and the p-type metallization 20 may be an electrically conductive first
  • Current spreading layer 431 may be arranged.
  • the electrically conductive first current spreading layer 431 is in direct physical contact with the first metallic one
  • the first metallic layer 101 is electrically conductively contacted from the outside.
  • the first contact structure 421 is made of metal, in particular gold.
  • Optoelectronic semiconductor chip 1 is the
  • Semiconductor body 30 contacted and operated by means of the first contact structure 421 and the solder layer 40.
  • the first metallic layer 101 is perpendicular to it
  • FIG. 1B shows a schematic sectional representation of an optoelectronic semiconductor chip 1 described here according to a second exemplary embodiment. The second
  • the first current spreading layer 431 is arranged so that the semiconductor body 30 in vertical
  • FIG. 1C shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic semiconductor chip described here according to a third exemplary embodiment.
  • no first current spreading layer 431 is arranged between the first contact structure 421 and the first metallic layer.
  • the first metallic layer projects beyond the semiconductor body in all lateral directions.
  • 2 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor chip 1 described here according to a fourth embodiment. The fourth
  • Through-hole 62 which is the second metallic layer
  • the first metallic layer 101 has a in the region of the second via 62
  • Center of the annular recess is arranged electrically conductive material, which consists of the same material as the first metallic layer.
  • the material disposed in the center of the annular recess is in direct physical contact with the second metallic one
  • annular recess is arranged, formed from the same material as the first metallic layer and was deposited in the same process step.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic semiconductor chip 1 described here according to a fifth exemplary embodiment.
  • Semiconductor chip 1 which comprises a carrier 41.
  • the second metallic layer 201 is arranged on a main surface.
  • the second metallic layer 201 may be formed of a solder material, gold, rhodium, aluminum or silver.
  • the second metallic layer 201 is formed of a solder material, gold, rhodium, aluminum or silver.
  • the second metallic layer 201 On the side facing away from the carrier 41 side of the second metallic layer 201 is the second
  • Dielectric 202 is arranged.
  • the second dielectric 202 is in direct physical contact with the second one
  • Metallic layer 201 On the second metallic layer 201 facing away from the second dielectric 202 is a first
  • the metallic layer 101 is arranged.
  • the first metallic layer 101 is formed of aluminum or silver.
  • a first dielectric 102 is arranged on the side of the first metallic layer 101 facing away from the second dielectric 202.
  • the first dielectric 102 covers the first metallic layer 101 on its side facing away from the second metallic layer 201.
  • the first dielectric 101 can be made, for example
  • Silica be formed.
  • a semiconductor body 30 is arranged on the side of the first dielectric 102 remote from the first metallic layer 101.
  • the semiconductor body 30 comprises an n-type region 301, a p-type region 302 and an active region 303.
  • Main extension plane of the semiconductor body 30 is parallel to the main extension plane of the carrier 41.
  • the active region 303 is between the n-type region 301 and the p-type region 302, wherein the p-type region 302 is in direct physical contact with the first dielectric 102.
  • the semiconductor body 30 has a third plated through-hole 63, which extends completely through the semiconductor body 30 in a vertical direction perpendicular to the main extension plane of the semiconductor body 30. The third
  • connection 63 also extends completely in the vertical direction through first dielectric 102.
  • Third via connection 63 electrically connects the first metallic layer 101 with n-type region 301 of semiconductor body 30. Third via 63 is preferred in the main extension plane of semiconductor body 30 a circular outline.
  • the side surfaces of the third via 63 are the surfaces which the side facing away from the carrier 41 of
  • Semiconductor body 30 with the carrier 41 facing side of the semiconductor body 30 connect. These side surfaces are coated with an electrically insulating material.
  • an electrically conductive material is arranged, which connects the first metallic layer 101 and the n-conductive region 301 to one another in an electrically conductive manner.
  • the electrically conductive material is not in direct physical contact with the side surfaces of the third via 63. That is, the side surfaces are in direct contact only with electrically insulating material.
  • the optoelectronic semiconductor chip has, according to the fifth embodiment, see Figure 3, a second
  • the second via 62 extends in the vertical direction completely through the first dielectric 102, the first metallic layer 101 and the second dielectric 202.
  • the second via 62 is formed of an electrically conductive material and electrically connects the p-type region 302 with the second metallic layer 201 Parallel to
  • Main extension plane of the carrier 41 has the second
  • the electrically conductive material of the second via 62 may include, for example, rhodium, gold, aluminum or silver.
  • the electrically conductive material of the second via 62 may comprise platinum, gold or indium tin oxide.
  • the optoelectronic semiconductor chip according to the fifth exemplary embodiment has a first contact structure 421.
  • the first contact structure 421 has an outwardly exposed surface and is electrically conductively connected to the first metallic layer 101.
  • the third dielectric 402 protects the semiconductor body 30 from environmental influences such as moisture.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of an optoelectronic semiconductor chip 1 according to FIG a sixth embodiment.
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 comprises a carrier 41, on the
  • a semiconductor body 30 is arranged.
  • the carrier 41 may be a
  • the semiconductor body 30 comprises an n-type region 301, a p-type region 302 and an active region 303.
  • the n-type region 301 is arranged on a main surface of the carrier 41, the n-type region and the carrier being in direct physical
  • the active region 303 is disposed on the side of the n-type region 301 facing away from the carrier, and the p-type region 302 is on the n-type
  • the first mirror 10 On the side facing away from the carrier 41 of the semiconductor body 30, a first mirror 10 is arranged.
  • the first mirror 10 comprises a first metallic layer 101 and a first dielectric 102.
  • the first metallic layer 101 is electrically conductively connected to the n-type region 301.
  • the first metallic layer 101 is in direct physical contact with the n-type region 301
  • a further electrically conductive material 50 is arranged.
  • the further electrically conductive material 50 is, for example, transparent conductive oxide, in particular indium oxide. Tin oxide.
  • the further electrically conductive material reduces the electrical contact resistance between the first metallic layer 101 and the n-type
  • Area 302 and active area 303 are defined by a first via 61 across their
  • the first metallic layer 101 is by means of the first
  • connection 61 electrically connected to the n-type region 301.
  • the material that electrically conductively connects the n-type region 301 to the first metallic layer 101 is the same material as that of the first metallic layer 101.
  • the n-type region 301 projects beyond the active region 303 and the p-type region 302 in lateral directions.
  • the first metallic layer 101 and the first dielectric 102 are disposed on the side surfaces of the p-type region 302 and the active region 303.
  • the first metallic layer 101 is additionally in other areas outside the first via 61
  • the first mirror 10 projects beyond the p-type region 302 and the active region 303 in lateral
  • the active region 303 is completely surrounded by the first mirror 10 in lateral directions and the first metallic one Layer 101 is at the same potential as n-type region 301.
  • a p-type metallization 20 is arranged on the side facing away from the semiconductor body 30 of the first mirror 10.
  • the p-type metallization 20 includes a second metallic layer 201.
  • a second dielectric 202 may be disposed in contact with the p-type metallization.
  • the second dielectric 202 is in direct physical contact with the first one
  • the main extension plane of the p-type metallization 20 is substantially parallel to
  • the first mirror 10 has a second via 62, which extends completely through the first mirror 10 in the vertical direction.
  • the second metallic layer 201 is electrically conductively connected to the second current spreading layer 432.
  • Current spreading layer 432 can be made of the same
  • Material may be formed as the second metallic layer 201.
  • the side surfaces of the electrically conductive connection between the second metallic layer 201 and the second current spreading layer 432 extends completely through the first dielectric 102 and the second, respectively
  • the p-type region 302 becomes electrically conductive by means of the second metallic layer 201
  • the n-type region 301 is electrically conductive by means of the first metallic layer 101
  • the semiconductor body 30 can be energized via the first 101 and second metallic layer 201.
  • the first metallic layer 101 and the second metallic layer 201 are not directly electrically connected to each other.
  • the lateral conductivity of the n-type region 301 may be greater than the transverse conductivity of the second
  • Current spreading layer 432 be.
  • the current density in the active region 303 is homogeneous during operation.
  • a high number of second plated-through holes 62 allows a homogeneous current injection into the active
  • the third dielectric 402 covers the areas of the second body facing away from the semiconductor body 30
  • Dielectric 202 On the side facing away from the p-metallization side of the third dielectric 402 first 421 and second 422 contact structures are arranged.
  • the third dielectric 402 has at least one opening which is completely penetrated by the second contact structure 422, such that the second contact structure 422 is connected in an electrically conductive manner to the second metallic layer 201.
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 has a fourth via 64, which is the third
  • Dielectric 402 the second dielectric 202 and the second metallic layer 201 transversely to their
  • Main extension direction completely penetrates.
  • the first contact structure 421 is electrically conductive with the first metallic layer 101 connected.
  • the side surfaces of the electrically conductive connection between the first contact structure 421 and the first metal layer 101 are completely covered by the second dielectric 202 and / or the third dielectric 402. That is, the second metallic layer 201 is not electrically connected to the via 64.
  • Layer 202 has no exposed surfaces. That is, all surfaces of the first metallic layer 101 and the second metallic layer 201 are in direct
  • Current spreading layer 432 a dielectric 102, 202, 402 or an electrically conductive material of
  • FIG. 5A shows a schematic sectional representation of an optoelectronic semiconductor chip 1 described here according to a seventh exemplary embodiment.
  • the first via 61 which connects the first metallic portion 101 electrically conductively connected to the n-type region 301, parallel to
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 has at least one active region 303 which is completely made of the electrically conductive material of the first
  • Through-hole 61 is surrounded in lateral directions. Active regions 303, which are completely surrounded by a first through-connection 61 in the lateral direction, represent a single pixel of a pixelated one
  • An n-type region 301 is in direct contact with a plurality of pixels of the active region 303.
  • a p-type region 302 is in direct physical contact with exactly one pixel of the active region 303.
  • the carrier 41 is not in direct contact with the semiconductor body 30.
  • the carrier 41 is not a growth substrate.
  • Embodiment has an additional solder layer 40, which is arranged on the side facing away from the third dielectric 402 side of the first 421 and second 422 contact structures. Via the solder layer 40, the first 421 and second 422 contact structures are electrically conductively connected to a carrier 41.
  • the carrier 41 may be electrical structures
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 points to its
  • FIG. 5B shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic semiconductor chip 1 described here according to an eighth exemplary embodiment.
  • no third dielectric 402 is arranged on the side of the p-type metallization 20 facing away from the first mirror 10.
  • the second metallic layer comprises in this
  • Embodiment a reflective material which is not prone to ion formation, for example rhodium.
  • Contact structures 422 arranged. By means of a solder layer 40, the second contact structures 422 are electrically conductively connected to the carrier 41. On the fourth via 64 first contact structures 421 are arranged. The fourth vias 64 connect the first
  • FIG. 6 shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic semiconductor chip 1 according to a ninth exemplary embodiment described here.
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 comprises a semiconductor body 30, which is formed from an n-type region 301, a p-type region 302 and an active region 303.
  • the active region 303 is, perpendicular to the main extension plane of the semiconductor body 30, between the p-type region 302 and the n-type region 301.
  • a second current spreading layer 432 is arranged on the side of the p-type region 302 facing away from the active region.
  • the second current spreading layer 432 is in direct contact with the p-type region 302 and completely covers the side of the p-type region 302 facing away from the n-type region 301.
  • first contact structures 421 for making electrical contact with the n-type region 301 are formed on the side of the n-type region 301 facing away from the p-type region 302.
  • first mirror 10 is arranged which comprises a first metallic layer 101 and a first dielectric 102.
  • a p-type metallization 20 is arranged.
  • the p-type metallization 20 comprises a second metallic layer 201.
  • the p-type metallization 20 next to the second metallic layer 201 may be further metallic and non-metallic
  • a second dielectric 202 may be disposed in contact with the second metallic layer 201.
  • the second dielectric 202 completely covers the sides of the second metallic layer 201 facing the first metallic layer 101. That is, the first metallic layer 101 and the second metallic layer 201 are not in direct physical contact. All surfaces of the first metallic layer 101 that are not covered by the second dielectric 202 are covered with the first dielectric 102 and are in direct physical contact therewith.
  • the semiconductor body 30 has at least one recess 65, which is transversely, in particular perpendicular, to the
  • Main extension plane of the semiconductor body 30 through the second current spreading layer 432 extends into the n-type region 301.
  • the first mirror 10 extends along the side surfaces of the second
  • the optoelectronic semiconductor chip 1 has at least one active region 303, which is completely surrounded by the first mirror 10 in lateral directions.
  • the active areas 303 which completely from a first
  • Through-hole 61 are surrounded in the lateral direction, thereby represent a single pixel of a pixelated
  • the n-type region 301 is in direct contact with a plurality of pixels of the active region 303.
  • a p-type region 302 is in direct physical contact with exactly one pixel of the active region 303.
  • the first metallic layer 101 surrounding one pixel of the active region 303 in lateral directions is not in direct physical contact with the portion of the first metallic layer 101 which has an adjacent pixel of the active one Completely surrounds area in lateral directions.
  • the individual pixels of the active region 303 may be mechanically separated from each other along a linear plane without the first metallic layer 101 having outwardly exposed surfaces after separation. That is, all
  • first metallic layer Surfaces of the first metallic layer are covered by either the first dielectric 102 or the second dielectric 202.
  • the first mirror has a second one
  • Current spreading layer 432 and the second metallic layer 201 is formed of the material of the second metallic layer 201.
  • Through-hole 62 are connected to the material of the first
  • Dielectric 102 and / or the second dielectric 202 are completely covered or formed therefrom.
  • the first metallic layer 101 is in the region of the second
  • solder layer 40 On the side facing away from the first mirror 10 side of the second metallic layer 201, a solder layer 40 is arranged.
  • solder layer serves both as electrical contacting of the second metallic layer 201 and thus of the p-type region 302, as well as for the encapsulation of the second
  • Metallic layer 201 to protect it from moisture.
  • a carrier 41 is arranged on the side of the solder layer 40 facing away from the second metallic layer 201.
  • the Carrier serves as a mechanically stabilizing element and allows the electrical contacting of the p-type region.
  • the n-type region 301 is electrically contacted via the first contact structures 421 and the p-type region 302 is electrically connected via the carrier 41
  • the p-type regions 302 of the individual pixels can be separated

Landscapes

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Abstract

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) mit: einem Halbleiterkörper (30) umfassend einen n-leitenden Bereich (301), einen p-leitenden Bereich (302) und einen aktiven Bereich (303) zwischen dem n-leitenden Bereich (301) und dem p-leitenden Bereich (302); einem ersten Spiegel (10), der eine erste metallische Schicht (101) enthält; und einer p-Metallisierung (20), die einen zweiten Spiegel bilden kann und eine zweite metallische Schicht (201) enthält, wobei im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips (1) der erste Spiegel (10) nicht auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p-leitende Bereich (302) liegt, wobei im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips die p-Metallisierung (20) auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p-leitende Bereich (302) liegt, und wobei der erste Spiegel (10) zumindest eine Öffnung aufweist, durch die die p-Metallisierung (20) elektrisch leitend mit dem p-leitenden Bereich (302) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Optoelektronischer Halbleiterchip Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der ein
verbessertes Alterungsverhalten und/oder eine verbesserte Effizienz aufweist.
Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Strahlungsemittierenden
optoelektronischen Halbleiterchip. Es kann sich bei dem
Halbleiterchip beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip oder um einen Laserchip handeln. Der optoelektronische
Halbleiterchip kann im Betrieb Licht erzeugen. Insbesondere ist es möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip Licht im Spektralbereich von UV-Strahlung bis Licht im infraroten Bereich, insbesondere sichtbares Licht, erzeugt. Alternativ ist es möglich, dass es sich bei dem
optoelektronischen Halbleiterchip um einen
strahlungsdetektierenden Halbleiterchip, zum Beispiel um eine Fotodiode, handelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper mit einem n-leitenden Bereich, einem p-leitenden Bereich und einem aktiven Bereich zwischen dem n-leitenden Bereich und dem p-leitenden Bereich. Der Halbleiterkörper weist eine
Haupterstreckungsebene auf, die senkrecht zur Stapelrichtung des n-leitenden, p-leitenden und aktiven Bereichs verläuft. Dabei kann der Halbleiterkörper zum Beispiel auf einem Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial , beispielsweise AlGalnN oder einem Phosphid-Verbindungs-Halbleitermaterial ,
beispielsweise InGaAlP, basieren. Auf „Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial" basierend
bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass der
Halbleiterkörper oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest der aktive Bereich, ein Nitrid- Verbindungs-Halbleitermaterial , vorzugsweise AlnGamIni-n-mN aufweist oder aus diesem besteht, wobei 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters, also AI, Ga, In, N, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen
weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Der n-leitende Bereich des Halbleiterkörpers ist mit
wenigstens einem n-Dotierstoff, beispielsweise mit Silizium, dotiert. Im p-leitenden Bereich ist der Halbleiterkörper mit wenigstens einem p-Dotierstoff, beispielsweise mit Magnesium, dotiert .
Zwischen dem p-leitenden Bereich und dem n-leitenden Bereich ist der aktive Bereich angeordnet. Der aktive Bereich kann zum Beispiel als Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet sein. Im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips wird im aktiven Bereich beispielsweise elektromagnetische
Strahlung erzeugt. Die elektromagnetische Strahlung wird dabei durch Rekombination von Ladungsträgern, welche in der Mehrfach-Quantentopfstruktur erfolgt, erzeugt. Alternativ kann im aktiven Bereich die Detektion von elektromagnetischer Strahlung durch die Erzeugung von Ladungsträgerpaaren
erfolgen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip einen ersten Spiegel auf, welcher eine erste metallische Schicht enthält. Der erste Spiegel kann eine weitere elektrisch leitende metallische Schicht umfassen, welche aus einem Metall oder einer
Metallverbindung oder als Metallstapel gebildet sein kann. Der erste Spiegel weist zum Beispiel eine
Haupterstreckungsebene auf, welche sich senkrecht zur
Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers erstreckt. Der erste Spiegel weist eine hohe Reflektivität für im
Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips erzeugte elektromagnetische Strahlung auf. Zum Beispiel beträgt die Reflektivität des ersten Spiegels bei einer Wellenlänge von 450 nm und/oder 550 nm wenigstens 75 %, insbesondere
wenigstens 85 %, zum Beispiel wenigstens 90 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip eine p-Metallisierung.
Die p-Metallisierung kann eine hohe Reflektivität für im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips erzeugte elektromagnetische Strahlung aufweisen. Zum Beispiel beträgt die Reflektivität der p-Metallisierung bei einer Wellenlänge von 450 nm wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 65 ~6 , zum Beispiel wenigstens 80 %. Insbesondere kann die p- Metallisierung einen zweiten Spiegel Bilden. Beispielsweise kann die p-Metallisierung zumindest einen Teil der im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips erzeugten
elektromagnetischen Strahlung reflektieren. Die p-Metallisierung kann eine elektrisch leitende zweite metallische Schicht umfassen, welche aus einem Metall oder einer Metallverbindung oder einem Metallstapel gebildet sein kann .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich während des Betriebs des Halbleiterchips der erste Spiegel nicht auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p-leitende
Bereich. Im Betrieb des Halbleiterchips ist der p-leitende Bereich auf ein von dem n-leitenden Bereich verschiedenes Potenzial gelegt. Beispielsweise weist der erste Spiegel im Betrieb eine geringere Potenzialdifferenz zum n-leitenden Bereich auf als der p-leitende Bereich. Insbesondere kann der elektrisch leitende Bereich des ersten Spiegels, zum Beispiel die erste metallische Schicht des ersten Spiegels, und der n- leitende Bereich auf dem gleichen elektrischen Potenzial liegen. „Auf dem gleichen elektrischen Potenzial" heißt in diesem Zusammenhang, dass etwaige Potenzialunterschiede lediglich auf den Kontaktwiderstand zwischen erstem Spiegel und n-leitendem Bereich zurückgeführt werden können. Der erste Spiegel kann also elektrisch leitend mit dem n- leitenden Bereich des Halbleiterkörpers verbunden sein. Das heißt, die elektrisch leitenden Bereiche des ersten Spiegels sind dann elektrisch leitend mit dem Halbleiterkörper
verbunden .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt im Betrieb des Halbleiterchips die p-Metallisierung auf dem gleichen
elektrischen Potenzial wie der p-leitende Bereich. Das heißt, die elektrisch leitenden Bereiche, zum Beispiel die zweite metallische Schicht der p-Metallisierung ist elektrisch leitend mit dem p-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers verbunden. Insbesondere wird der p-leitende Bereich über die p-Metallisierung elektrisch leitend kontaktiert. „Auf dem gleichen elektrischen Potenzial" heißt in diesem
Zusammenhang, dass etwaige Potenzialunterschiede lediglich auf den Kontaktwiderstand zwischen der p-Metallisierung und dem p-leitendem Bereich zurückgeführt werden können.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste Spiegel zumindest eine Öffnung auf, durch die die p-Metallisierung elektrisch leitend mit dem p-leitenden Bereich verbunden ist. Dabei kann die Öffnung in dem ersten Spiegel eine Aussparung sein, welche den Spiegel zum Beispiel quer oder senkrecht zu seiner Haupterstreckungsebene vollständig durchdringt. In der Öffnung des ersten Spiegels ist ein Teil der p-Metallisierung angeordnet. Dieser Teil der p-Metallisierung kann direkt elektrisch und mechanisch mit dem p-leitenden Bereich
verbunden sein. Alternativ kann dieser Teil der p- Metallisierung mittels weiterer elektrisch leitender
Strukturen, insbesondere einer StromaufWeitungsschicht , elektrisch leitend mit dem p-leitenden Bereich verbunden sein .
Die p-Metallisierung kann Bereiche aufweisen, in denen die p- Metallisierung im Wesentlichen parallel zur
Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels verläuft.
Zusätzlich kann die p-Metallisierung weitere Bereiche
aufweisen, in denen der zweite Spiegel senkrecht oder quer zur Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels verläuft. In diesen weiteren Bereichen tritt elektrisch leitendes Material der p-Metallisierung durch die Öffnung des ersten Spiegels und ist in diesem Bereich elektrisch leitend mit dem p- leitenden Bereich des Halbleiterkörpers verbunden. Insbesondere ist der Kontaktbereich zwischen dem p-leitenden Bereich und der p-Metallisierung reflektierend ausgestaltet. Elektrisch leitende Teile der p-Metallisierung sind nicht mit elektrisch leitenden Teilen des ersten Spiegels in direktem physischem Kontakt. Elektrisch leitende Teile des ersten
Spiegels und elektrisch leitende Teile der p-Metallisierung sind beispielsweise durch ein erstes Dielektrikum des ersten Spiegels oder ein zweites Dielektrikum in Kontakt mit der p- Metallisierung voneinander getrennt. Das heißt, dass das erste Dielektrikum des ersten Spiegels in direktem physischem Kontakt mit der p-Metallisierung stehen kann. Insbesondere kann das zweite Dielektrikum in direktem physischem Kontakt mit elektrisch leitenden Teilen des ersten Spiegels stehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip einen Halbleiterkörper mit einem n-leitenden Bereich, einem p-leitenden Bereich und einem aktiven Bereich, zwischen dem der n-leitende Bereich und der p-leitende Bereich angeordnet sind. Der
optoelektronische Halbleiterchip umfasst außerdem einen ersten Spiegel, der eine erste metallische Schicht enthält, und eine p-Metallisierung, die eine zweite metallische
Schicht enthält, wobei im Betrieb des Halbleiterchips der erste Spiegel nicht auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p-leitende Bereich liegt. Im Betrieb des
optoelektronischen Halbleiterchips liegt die p-Metallisierung auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p-leitende Bereich. Der erste Spiegel weist zumindest eine Öffnung auf, durch die die p-Metallisierung elektrisch leitend mit dem p- leitenden Bereich verbunden ist.
Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Bei optoelektronischen Halbleiterchips, zum
Beispiel Leuchtdiodenchips, ist es möglich, einen Spiegel zu verwenden, welcher eine metallische Schicht aufweist.
Vorteilhafterweise ist die metallische Schicht möglichst nah an dem Halbleiterkörper angeordnet und umfasst ein Material, welches vorteilhafterweise eine hohe Reflektivität für die im Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung
aufweist. Dieses Material kann ein Material sein, welches im elektrischen Feld, insbesondere bei Kontakt zu Feuchtigkeit, dazu neigt, Ionen zu bilden, die wiederum im elektrischen Feld zur Migration neigen. Besonders Kationen neigen zur Migration und können dadurch elektrische Nebenschlüsse verursachen, die die Effizienz des Bauteils mindern oder zu einem Ausfall des Bauteils führen.
Der hier beschriebene Halbleiterchip macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, dass der erste Spiegel, der
metallische Schichten umfasst, auf ein Potenzial gelegt wird, welches nicht dem Potenzial des p-leitenden Bereichs
entspricht. Das Material der ersten metallischen Schicht des ersten Spiegels ist, wenn es auf einem von dem p-leitenden Bereich verschiedenen Potenzial liegt, weitaus weniger feuchteempfindlich, da die Migrationsneigung stark reduziert ist .
Vorteilhafterweise kann mittels dieser Anordnung das Risiko der Bildung von Kationen verringert werden, was zu einer verbesserten Zuverlässigkeit und einer verbesserten
Feuchtebeständigkeit des optoelektronischen Halbleiterchips führt. Zusätzlich kann aufgrund des verringerten Risikos der Bildung von Kationen der erste Spiegel besonders nah an dem Halbleiterkörper angeordnet werden, wodurch im Halbleiterchip erzeugte elektromagnetische Strahlung effizient reflektiert und nachfolgend ausgekoppelt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der erste Spiegel des optoelektronischen Halbleiterchips auf dem gleichen
Potenzial wie der n-leitende Bereich. Das heißt, eine etwaige Potenzialdifferenz zwischen dem ersten Spiegel und dem n- leitenden Bereich resultiert lediglich aus dem
Kontaktwiderstand zwischen dem ersten Spiegel und dem n- leitenden Bereich. Der elektrisch leitende Teil des ersten Spiegels, insbesondere die erste metallische Schicht, kann dabei elektrisch leitend über eine erste Durchkontaktierung mit dem n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers verbunden sein und direkt mit diesem in physischem Kontakt stehen. Die erste Durchkontaktierung erstreckt sich dabei zumindest teilweise durch den Halbleiterkörper. Insbesondere sind der p-leitende Bereich und der aktive Bereich von der ersten Durchkontaktierung durchdrungen. Parallel zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers kann die erste Durchkontaktierung beispielsweise eine kreisförmige, ovale oder vieleckige Kontur aufweisen.
Der n-leitende Bereich des Halbleiterkörpers kann über den ersten Spiegel elektrisch leitend kontaktiert und betrieben werden. Vorteilhafterweise ist dadurch, dass die erste metallische Schicht auf dem gleichen Potenzial wie der n- leitende Bereich liegt, das Risiko zur Bildung von Kationen stark vermindert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die erste metallische Schicht eines oder eine Kombination der folgenden Elemente oder besteht aus diesen: Ag (Silber), AI
(Aluminium) , Rh (Rhodium) , Au (Gold) . Die genannten Elemente können als Verbindungen oder in elementarer Form in der ersten metallischen Schicht vorliegen. Eine erste metallische Schicht aus Rhodium ist vorteilhafterweise besonders inert und weist somit eine hohe chemische Stabilität auf. Bevorzugt ist die erste metallische Schicht mit Silber gebildet, welche vorteilhafterweise eine besonders hohe Reflektivität für Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich, insbesondere im Wellenlängenbereich von blauem Licht, aufweist. Überraschend hat sich gezeigt, dass Silber, wenn es auf dem gleichen
Potenzial wie der n-leitende Bereich liegt, nicht zur Bildung von Kationen neigt und somit ein geringes Risiko der
Migration solcher Ionen besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der dem aktiven Bereich zugewandte Flächenanteil des ersten Spiegels größer als der dem aktiven Bereich zugewandte Flächenanteil der p- Metallisierung . Der dem aktiven Bereich zugewandte
Flächenanteil des ersten Spiegels oder der p-Metallisierung kann insbesondere parallel zur Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verlaufen. Ferner kann ein Teil des ersten Spiegels oder der p-Metallisierung den aktiven Bereich durchdringen. Das heißt der aktive Bereich kann Öffnungen aufweisen, in denen der erste Spiegel oder die p- Metallisierung verläuft.
Der erste Spiegel weist eine besonders hohe Reflektivität für im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung auf. Somit wird mittels eines großen Flächenanteils des ersten Spiegels, welcher dem aktiven Bereich zugewandt ist, im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung
vorteilhafterweise besonders effizient reflektiert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste Spiegel eine Reflektivität auf, die größer ist als die Reflektivität der p-Metallisierung. Insbesondere weist die dem aktiven Bereich zugewandte Seite des ersten Spiegels eine höhere Reflektivität als die die dem aktiven Bereich zugewandte Seite der p-Metallisierung. Beispielsweise kann die erste metallische Schicht kann aus einem Material gebildet sein, welches eine höhere Reflektivität aufweist als das Material der zweiten metallischen Schicht. Vorteilhafterweise wird mittels einer hohen Reflektivität des ersten Spiegels die
Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips verbessert. Dabei ist es möglich, dass die erste metallische Schicht mit einem Material gebildet ist, das eine hohe Neigung zur
Migration im elektrischen Feld aufweist. Zum Beispiel besteht die erste metallische Schicht dabei aus Silber oder
Aluminium. Die zweite metallische Schicht der p- Metallisierung ist dann mit einem Metall wie Rhodium
gebildet, dessen Neigung zur Migration im elektrischen Feld gering ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels zwischen dem
Halbleiterkörper und der p-Metallisierung angeordnet. Mit anderen Worten ist der erste Spiegel vollständig oder zum Großteil zwischen der p-Metallisierung und dem
Halbleiterkörper angeordnet. "Zum Großteil" heißt dabei, dass wenigstens 50%, bevorzugt mindestens 65%, beispielsweise mindestens 80% des Materials des ersten Spiegels zwischen der p-Metallisierung und dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Vorteilhafterweise trifft, aufgrund der Anordnung der
Haupterstreckungsebenen des ersten Spiegels, des
Halbleiterkörpers und der p-Metallisierung, ein größerer Teil - Il des erzeugten Lichts auf den ersten Spiegel als auf die p- Metallisierung . Insbesondere treffen mindestens 25%,
bevorzugt mindestens 30%, beispielsweise mindestens 40%, des erzeugten Lichts auf den ersten Spiegel. Da der erste Spiegel eine besonders hohe Reflektivität für das erzeugte Licht aufweist, führt diese Anordnung zu einer besonders hohen Effizienz des Bauteils.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der erste Spiegel eine Öffnung auf und die p-Metallisierung ist zumindest zum Teil in der Öffnung des ersten Spiegels angeordnet. Die
Öffnung des ersten Spiegel erstreckt sich von der dem
Halbleiterkörper zugewandten Seite in Richtung der dem
Halbleiterkörper abgewandten Seite vollständig durch den Spiegel. Zumindest die zweite metallische Schicht ist in der Öffnung angeordnet. Elektrisch leitende Teile des ersten Spiegels stehen im Bereich der Öffnung nicht in direktem Kontakt zu elektrisch leitenden Teilen der p-Metallisierung. Im Bereich der Öffnung ist zwischen den elektrisch leitenden Teilen des ersten Spiegels und den elektrisch leitenden
Teilen der p-Metallisierung in lateraler Richtung ein
Dielektrikum, also ein elektrisch isolierendes Material, angeordnet . Die Öffnung im ersten Spiegel und das innerhalb der Öffnung angeordnete Material bilden beispielsweise eine zweite
Durchkontaktierung, mittels der der p-leitende Bereich und die p-Metallisierung elektrisch leitend verbunden sind. Die Öffnung im ersten Spiegel weist in der Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels beispielsweise eine kreisförmige, ovale oder vieleckige Kontur auf. Die p-Metallisierung weist dann innerhalb der Öffnung des ersten Spiegels parallel zur
Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels eine kreisförmige, ovale oder vieleckige Kontur auf, wobei die laterale
Erstreckung, zum Beispiel der Radius der Kontur der zweiten metallischen Schicht, kleiner ist als die laterale
Erstreckung der Kontur der Öffnung in der ersten metallischen Schicht. Durch die Öffnung im ersten Spiegel sind der p- leitende Bereich und die zweite metallische Schicht
elektrisch leitend miteinander verbunden.
Insbesondere ist in einem Halbleiterchip die Anzahl der ersten Durchkontaktierungen kleiner als die Anzahl der zweiten Durchkontaktierungen. Beispielsweise ist die Anzahl zweiter Durchkontaktierungen drei bis fünfmal höher als die Anzahl erster Durchkontaktierungen. Vorteilhafterweise trifft die erzeugte elektromagnetische Strahlung in Bereichen der Öffnungen des ersten Spiegels auf die p-Metallisierung . Somit wird auch im Bereich der zweiten Durchkontaktierungen
elektromagnetische Strahlung reflektiert, wodurch die
Effizienz des Halbleiterchips erhöht wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste
metallische Schicht, an dem aktiven Bereich zugewandten
Seiten, von einem ersten Dielektrikum überdeckt. Das erste Dielektrikum steht mit der ersten metallischen Schicht in direktem physischem Kontakt und bedeckt die erste metallische Schicht an ihren dem aktiven Bereich zugewandten Flächen zumindest teilweise, insbesondere bis auf Kontaktflächen zum Halbleiterkörper vollständig. Zusätzlich kann das erste
Dielektrikum weitere Seiten der ersten metallischen Schicht überdecken .
Bei dem ersten Dielektrikum handelt es sich um ein niedrig brechendes Material mit einem Brechungsindex von höchstens 1,5 bei einer Wellenlänge von 450 nm, beispielsweise Siliziumoxid (Si02) · Elektromagnetische Strahlung die unter einem kleineren Winkel als dem kritischen Winkel der
Totalreflektion auf das erste Dielektrikum auftrifft, wird extrem verlustarm reflektiert. Nur elektromagnetische
Strahlung die unter einem größeren Winkel als dem kritischen Winkel der Totalreflektion auf das erste Dielektrikum
auftrifft, trifft auf die erste metallische Schicht.
Alternativ kann das erste Dielektrikum aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes gebildet sein, sodass aus den verschiedenen Schichten ein Bragg-Spiegel gebildet wird. In diesem Fall umfasst beispielsweise eine der
Schichten Siliziumdioxid und eine weitere der Schichten
Titandioxid .
Analog dazu kann die zweite metallische Schicht, an dem aktiven Bereich zugewandten Seiten, zumindest teilweise von einem zweiten Dielektrikum überdeckt sein. Das zweite
Dielektrikum steht mit der zweiten metallischen Schicht in direktem physischem Kontakt und bedeckt die zweite
metallische Schicht an ihren dem aktiven Bereich zugewandten Flächen zumindest teilweise, insbesondere bis auf
Kontaktflächen zum Halbleiterkörper, vollständig. Zusätzlich kann das zweite Dielektrikum weitere Seiten der zweiten metallischen Schicht überdecken. Bei dem zweiten Dielektrikum kann es sich um ein Material mit einem niedrigen
Brechungsindex, zum Beispiel Siliziumoxid (Si02) , handeln. Das zweite Dielektrikum kann aus mehreren Schichten
unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlichem
Brechungsindex bestehen, wodurch ein Bragg-Spiegel gebildet wird . Das erste Dielektrikum kann stellenweise in direktem
physischem Kontakt zur zweiten metallischen Schicht stehen. Das zweite Dielektrikum kann stellenweise in direktem
physischem Kontakt zur ersten metallischen Schicht stehen. Insbesondere in Bereichen von Durchkontaktierungen durch den ersten Spiegel oder die p-Metallisierung können die
elektrisch leitenden Teile des ersten Spiegels in direktem physischem Kontakt zum zweiten Dielektrikum, insbesondere einer Schicht der p-Metallisierung, stehen. In Bereichen von Durchkontaktierungen durch den ersten Spiegel oder die p-
Metallisierung können die elektrisch leitenden Teile der p- Metallisierung in direktem physischem Kontakt zum ersten Spiegel stehen. In diesem Fall dient das erste
beziehungsweise das zweite Dielektrikum als elektrisch isolierende Schicht zwischen der ersten und zweiten
metallischen Schicht.
Außerdem können das erste und das zweite Dielektrikum eine besonders hohe Hermetizität aufweisen. Somit wird in
Bereichen, in denen das erste oder zweite Dielektrikum die erste oder zweite metallische Schicht überdeckt, ein
Vordringen von Feuchtigkeit zur ersten oder zweiten
metallischen Schicht vermindert. Insbesondere ermöglicht das erste und/oder das zweite Dielektrikum, die erste und/oder zweite metallische Schicht mit zur Migration im elektrischen Feld neigenden Materialien, beispielsweise Silber (Ag) oder Aluminium (AI), zu bilden.
Vorteilhafterweise kann mittels des ersten und/oder des zweiten Dielektrikums die Reflektivität des ersten Spiegels und/oder der p-Metallisierung erhöht werden. Ist vor dem Metallspiegel, insbesondere der p-Metallisierung, ein niedrig brechendes Dielektrikum angeordnet, beispielsweise Siliziumoxid, so führt dies bei kleinen Einfallswinkeln elektromagnetischer Strahlung zur Totalreflexion und kann in Kombination mit einem dahinterliegenden metallischen Spiegel vorteilhaft sein. Die Reflektivität des ersten Spiegels und/oder der p-Metallisierung kann weiter erhöht werden, wenn das Dielektrikum als Schichtstapel aus verschiedenen
Dielektrika zur Ausbildung eines Bragg-Spiegels ausgeformt wird. Ein Bragg-Spiegel weist vorteilhafterweise zusätzlich eine hohe Reflektivität für elektromagnetische Strahlung auf, welche unter kleinen Winkeln auf den ersten und/oder zweiten Spiegel trifft.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform überragt der erste Spiegel den Halbleiterkörper in lateralen Richtungen. Der erste Spiegel erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Zumindest teilweise wird der erste Spiegel, parallel zur
Aufwachsrichtung des Halbleiterkörpers, nicht vom
Halbleiterkörper überdeckt. Insbesondere die erste
metallische Schicht wird von dem Halbleiterkörper senkrecht zur Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels nicht
vollständig überdeckt.
In Bereichen, in denen die erste metallische Schicht nicht von dem Halbleiterkörper überdeckt ist, besteht ein erhöhtes Risiko für das Vordringen von Feuchtigkeit zur ersten
metallischen Schicht. Vorteilhafterweise neigt die erste metallische Schicht nicht zur Bildung von Kationen,
insbesondere Ag+-Ionen, sodass die erste metallische Schicht auch in Bereichen, die nicht durch den Halbleiterkörper überdeckt sind, angeordnet werden kann. Dadurch wird die reflektierende Fläche vergrößert und die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips verbessert. Beispielsweise ist die reflektierende Fläche um 5"6 bis 10% größer als die die Fläche des Halbleiterkörpers, parallel zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Beispielsweise können Dünnfilm-LEDs zumindest eine erste Kontaktstruktur aufweisen, welche von der dem
Halbleiterkörper zugewandten Seite des optoelektronischen Halbleiterchips zugänglich ist und lateral neben dem
Halbleiterkörper angeordnet ist. In diesem Fall kann die erste metallische Schicht den Halbleiterkörper in lateralen Richtungen überragen. Somit kann die erste Kontaktstruktur, welche mittels der ersten metallischen Schicht elektrisch leitend mit dem n-leitenden Bereich verbunden ist, direkt mit der ersten metallischen Schicht verbunden sein.
Vorteilhafterweise ist aufgrund dieser Anordnung keine weitere elektrisch leitende Struktur nötig, um die erste Kontaktstruktur elektrisch leitend mit der ersten
metallischen Schicht zu verbinden. Es hat sich ergeben, dass der Flächenanteil des ersten
Spiegels, aufgrund dessen elektrischer Kontaktierung mit dem n-leitenden Bereich, erhöht werden kann. Ein Spiegel, welcher mit Silber (Ag) gebildet ist, muss nicht von dem
Halbleiterstapel vollständig überdeckt sein, da das Risiko der Bildung von Ag+-Ionen vermindert ist. Dies ist
insbesondere möglich, da im Betrieb des Halbleiterchips der erste Spiegel nicht auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p-leitende Bereich liegt. Aus der größeren Fläche des ersten Spiegels ergibt sich eine höhere Reflektivität des optoelektronischen Halbleiterchips, was sich positiv auf die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips auswirkt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die p- Metallisierung zumindest teilweise aus dem gleichen Material gebildet wie der erste Spiegel. Insbesondere ist die zweite metallische Schicht teilweise aus dem gleichen Material wie die erste metallische Schicht gebildet. Die zweite
metallische Schicht kann mehrere metallische Materialien umfassen, die in separaten Prozessschritten abgeschieden werden. Dabei kann ein metallisches Material der zweiten metallischen Schicht im selben Prozessschritt wie zumindest ein Teil der ersten metallischen Schicht abgeschieden werden. Insbesondere ist der Teil der zweiten metallischen Schicht, der in einer Öffnung der ersten metallischen Schicht im
Bereich einer zweiten Durchkontaktierung angeordnet ist, aus dem gleichen Material wie die erste metallische Schicht gebildet. Die metallischen Schichten des ersten Spiegels und der p-Metallisierung, welche aus dem gleichen Material gebildet sind, sind nicht elektrisch leitend miteinander verbunden .
Beispielsweise sind die erste und die zweite metallische Schicht durch eine Aussparung voneinander getrennt, welche parallel zur Haupterstreckungsebene eine ringförmige oder rahmenförmige Kontur aufweist und mit einem elektrisch isolierenden Material gefüllt ist. Insbesondere kann das elektrisch isolierende Material durch das erste und/oder zweite Dielektrikum gebildet sein.
Da die erste metallische Schicht lokal die Funktion der zweiten metallischen Schicht übernimmt, kann
vorteilhafterweise die Formierungen der Aussparung im ersten und zweiten Dielektrikum in zwei getrennten Prozessschritten erfolgen. Dadurch wird die benötigte Ätztiefe durch das erste und zweite Dielektrikum reduziert. Bei gleichem
Aspektverhältniss des Ätzprozesses können somit Aussparungen, die in lateraler Richtung eine reduzierte Größe aufweisen, realisiert werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der erste Spiegel und der n-leitende Bereich mittels einer dritten Durchkontaktierung elektrisch leitend miteinander verbunden, wobei die dritte Durchkontaktierung den
Halbleiterkörper, senkrecht oder quer zu der
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers, vollständig durchdringt. Die dritte Durchkontaktierung erstreckt sich vollständig durch den p-leitenden, den n-leitenden und den aktiven Bereich. Dabei sind die Stirnseiten der dritten
Durchkontaktierung, welche die dem ersten Spiegel zugewandte Seite des Halbleiterkörpers mit der dem ersten Spiegel abgewandten Seite des Halbleiterkörpers verbinden,
vollständig mit einem elektrisch isolierenden Material überdeckt. Ein elektrisch leitendes Material ist in der dritten Durchkontaktierung angeordnet, wobei das elektrisch leitende Material nicht in direktem physischem Kontakt mit den Stirnseiten der dritten Durchkontaktierung steht. Das elektrisch leitende Material verbindet den n-leitenden
Bereich und den ersten Spiegel elektrisch leitend
miteinander. Dabei ist der n-leitende Bereich auf der dem ersten Spiegel abgewandten Seite des aktiven Bereichs
angeordnet. Der erste Spiegel ist über das elektrisch
leitende Material mit der dem ersten Spiegel abgewandten Seite des n-leitenden Bereichs elektrisch leitend verbunden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die p- Metallisierung eine vierte Durchkontaktierung auf, durch die sich eine elektrisch leitende erste Kontaktstruktur
erstreckt. Dabei ist die erste Kontaktstruktur elektrisch leitend mit dem ersten Spiegel verbunden. Die vierte
Durchkontaktierung in der p-Metallisierung kann parallel zur Haupterstreckungsebene der p-Metallisierung eine kreisförmige, ovale oder vieleckige Kontur aufweisen. Die erste Kontaktstruktur, welche durch die Öffnung der p- Metallisierung geführt ist, ist elektrisch leitend mit dem ersten Spiegel verbunden, sodass mittels der ersten
Kontaktstruktur die erste metallische Schicht elektrisch kontaktiert werden kann. Das heißt, die erste Kontaktstruktur kann eine nach außen freiliegende Fläche aufweisen, über die die erste metallische Schicht elektrisch kontaktiert werden kann. Beispielsweise kann die erste Kontaktstruktur aus einem Metall, insbesondere Gold, oder einem Lot gebildet sein.
Die erste Kontaktstruktur ist im Bereich der vierten
Durchkontaktierung an allen lateralen Seiten von einem
Dielektrikum umgeben, sodass kein direkter physischer Kontakt zwischen der ersten Kontaktstruktur und der zweiten
metallischen Schicht besteht.
Insbesondere ermöglicht die vierte Durchkontaktierung einen Flip-Chip-Aufbau, bei dem je eine erste Kontaktstruktur für den n-leitenden Bereich und eine zweite Kontaktstruktur für den p-leitenden Bereich, auf der der Emissionsseite
gegenüberliegenden Rückseite, angeordnet ist. Vorteilhafterweise weist die erste metallische Schicht keine nach außen freiliegenden Flächen auf, wodurch die erste metallische Schicht besonders gut gegenüber Umwelteinflüssen geschützt wird, was wiederum die Zuverlässigkeit des
Halbleiterchips verbessert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der aktive Bereich in lateralen Richtungen vollständig vom ersten Spiegel umgeben. Beispielsweise kann die erste Durchkontaktierung, welche mit der ersten metallischen Schicht gebildet wird, den aktiven Bereich in lateralen Richtungen vollständig umgeben. Insbesondere kann die erste Durchkontaktierung, parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers, eine
gittertörmige Struktur aufweisen. Das heißt, die erste
Durchkontaktierung unterteilt den aktiven Bereich eines Halbleiterchips in mehrere Teilbereiche, auch Pixel genannt, die in lateralen Richtungen jeweils vollständig von der ersten metallischen Schicht umgeben sind. Analog dazu wird auch der p-leitende Bereich, von der ersten
Durchkontaktierung, in mehrere Teilbereiche unterteilt, die in lateralen Richtungen jeweils vollständig von der ersten metallischen Schicht umgeben sind. Beispielsweise kann mittels der ersten metallischen Schicht ein n-leitender Bereich elektrisch kontaktiert werden, welcher wiederum mit mehreren nicht in direktem physischem Kontakt stehenden aktiven Bereichen elektrisch leitend verbunden ist. Die p-leitenden Bereiche der einzelnen aktiven Bereiche können separat kontaktiert und bestromt werden, sodass die aktiven Bereiche separat voneinander betrieben werden können. Die Summe der ersten und zweiten
Kontaktstrukturen des Halbleiterchips ist um mindestens eins größer als die Summe der separat ansteuerbaren aktiven
Bereiche. Die ersten und zweiten Kontaktstrukturen sind zur Ansteuerung der einzelnen Pixel elektrisch an eine
Ansteuerschaltung gekoppelt. Insbesondere kann bei einem optoelektronischen Halbleiterchip mit separat ansteuerbaren Pixeln das Aufwachssubstrat entfernt sein. Vorteilhafterweise erhöht dies den Pixel-Pixel-Kontrast.
Ist der aktive Bereich in lateralen Richtungen vollständig von dem ersten Spiegel umgeben, so wird vorteilhafterweise der Anteil der elektromagnetischen Strahlung verringert, welcher den Halbleiterchip in lateralen Richtungen verlässt. Ein weiterer Vorteil ist, dass mittels einer gittertörmigen Anordnung der ersten Durchkontaktierung ein pixelierter Halbleiterchip mit separat betreibbaren aktiven Bereichen ermöglicht wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste
metallische Schicht von allen Seiten mit elektrisch
isolierendem Material überdeckt. In diesem Fall ist der erste Spiegel ausschließlich in direktem physischem Kontakt mit elektrisch isolierendem Material. Das heißt, die erste metallische Schicht ist nicht elektrisch leitend mit dem n- leitenden oder dem p-leitenden Bereich verbunden. Die erste metallische Schicht kann ausschließlich mit dem ersten und/oder dem zweiten Dielektrikum in direktem
physischem Kontakt stehen. Das heißt, die gesamte Außenfläche der ersten metallischen Schicht ist vollständig von dem ersten und/oder zweiten Dielektrikum bedeckt. Insbesondere ist die erste metallische Schicht an den Seiten, die dem aktiven Bereich zugewandt sind, ausschließlich in direktem Kontakt mit dem ersten Dielektrikum und an den Seiten, die dem aktiven Bereich zugewandt sind, in direktem Kontakt mit dem ersten und/oder zweiten Dielektrikum. Vorteilhafterweise ist in dieser Ausführungsform die erste metallische Schicht besonders gut gekapselt, sodass das Material des ersten
Spiegels vor Feuchte geschützt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die zweite
metallische Schicht frei von Silber. Die zweite metallische Schicht weist beispielsweise Rhodium (Rh) und/oder Aluminium (AI) auf. Insbesondere weist die zweite metallische Schicht ausschließlich Materialien auf, die chemisch inert sind, sodass das Risiko der Bildung von Ionen verringert ist.
Der p-leitende Bereich und die p-Metallisierung können während des Betriebs des Halbleiterchips auf dem gleichen Potenzial liegen. Erfahrungsgemäß können, wenn die zweite metallische Schicht Silber enthält, während des Betriebs des Halbleiterchips Ag+-Ionen entstehen. Die Ag+-Ionen neigen zur Elektromigration, wodurch Nebenschlüsse im Halbleiterchip entstehen können. Vorteilhafterweise ist ein Halbleiterchip besonders robust gegenüber Feuchtigkeit und zuverlässig betreibbar, wenn metallische Materialien, die auf dem
gleichen Potenzial wie der p-leitende Bereich liegen, frei von Silber sind.
Im Folgenden wird der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip anhand von Ausführungsbeispielen und
zugehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren 1A, 1B, IC, 2, 3, 4, 5A, 5B und 6 zeigen in
schematischen Schnittdarstellungen
Ausführungsbeispiele eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips . 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.
Die Figur 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 umfasst einen Halbleiterkörper 30. Der
Halbleiterkörper 30 umfasst einen n-leitenden Bereich 301, einen p-leitenden Bereich 302 und einen aktiven Bereich 303. Der vorliegende n-leitende Bereich 301 ist aus einem n- dotierten Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial gebildet. Der vorliegende p-leitende Bereich 302 ist aus einem p-dotierten Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial gebildet. Zwischen dem n-leitenden und dem p-leitenden Bereich ist der aktive
Bereich 303 angeordnet. Der aktive Bereich 303 ist dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb des
Halbleiterchips 1 elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich zu erzeugen. Weiter umfasst der optoelektronische Halbleiterchip 1 einen ersten Spiegel 10 und eine p-Metallisierung 20. Der erste Spiegel 10 umfasst eine erste metallische Schicht 101 und ein erstes Dielektrikum 102. Die erste metallische Schicht 101 des ersten Spiegels 10 enthält beispielsweise Silber,
Aluminium oder Rhodium. Insbesondere besteht die erste metallische Schicht 101 aus Silber. Das erste Dielektrikum 102 ist auf der dem aktiven Bereich zugewandten Seite der ersten metallischen Schicht 101 angeordnet. Das erste
Dielektrikum 102 weist eine besonders geringe Permeabilität für Feuchtigkeit auf und kann beispielsweise aus
Siliziumoxid, Si02, gebildet sein. Außerdem umfasst der optoelektronische Halbleiterchip 1 eine p-Metallisierung 20, welche eine zweite metallische Schicht 201 umfasst oder aus dieser Schicht besteht. Benachbart zur p-Metallisierung ist ein zweites Dielektrikum 202 angeordnet, das insbesondere zusammen mit der p-Metallisierung einen zweiten Spiegel bilden kann. Die zweite metallische Schicht 201 ist beispielsweise aus Rhodium oder Aluminium gebildet. Das zweite Dielektrikum weist eine besonders geringe Permeabilität für Feuchtigkeit auf und ist beispielsweise aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder Aluminiumdioxid gebildet. Sowohl der erste Spiegel 10 als auch die p-Metallisierung 20 erstrecken sich im Rahmen der Herstellungstoleranz parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 30. Der erste Spiegel 10 ist auf der dem aktiven Bereich 303 abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs 302 angeordnet. Die p-Metallisierung 20 ist auf der dem Halbleiterkörper 30 abgewandten Seite des ersten Spiegels 10 angeordnet. Die erste metallische Schicht 101 und die zweite metallische Schicht 201 sind nicht direkt elektrisch leitend miteinander verbunden. Das erste Dielektrikum 102 kann direkt in physischem Kontakt zur zweiten metallischen
Schicht 201 und/oder zum zweiten Dielektrikum 202 stehen. Das zweite Dielektrikum 202 kann in direktem physischem Kontakt zum ersten Dielektrikum 102 und/oder zur ersten metallischen 101 Schicht stehen.
Der Halbleiterkörper 30 weist eine erste Durchkontaktierung 61 auf, mittels der die erste metallische Schicht 101 elektrisch leitend mit dem n-leitenden Bereich 301 verbunden ist. Die erste Durchkontaktierung 61 weist parallel zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 30 eine
kreisförmige Kontur auf. Insbesondere kann die elektrisch leitende Verbindung der ersten Durchkontaktierung 61 zwischen dem n-leitenden Bereich 301 und der ersten metallischen
Schicht 101 aus dem gleichen Material wie die erste
metallische Schicht 101 gebildet sein. Zusätzlich kann ein weiteres elektrisch leitendes Material im Kontaktbereich der ersten metallischen Schicht 101 und des n-leitenden Bereichs 301 angeordnet sein. Mittels des ersten Dielektrikums 61 ist die erste metallische Schicht 101 von dem p-leitenden Bereich 302 und dem aktiven Bereich 303 des Halbleiterkörpers 30 elektrisch isoliert. Außerdem ist die p-Metallisierung 20, mittels einer zweiten Durchkontaktierung 62, elektrisch leitend mit dem p-leitenden Bereich 302 verbunden. Das heißt der erste Spiegel 10 weist mindestens eine Öffnung auf, durch die die p-Metallisierung20 elektrisch leitend mit dem p-leitenden Bereich 302 des
Halbleiterkörpers 30 verbunden ist. Insbesondere kann die elektrisch leitende Verbindung des p-leitenden Bereichs 302 und der zweiten metallischen Schicht 201 aus dem Material der zweiten metallischen Schicht 201 gebildet sein. Im Kontaktbereich zwischen der zweiten metallischen Schicht 201 und dem p-leitenden Bereich 302 ist eine zweite
Stromaufweitungsschicht 432 angeordnet. Die zweite
Stromaufweitungsschicht 432 zeichnet sich durch eine hohe laterale Leitfähigkeit parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 30 aus. Insbesondere ist die zweite
Stromaufweitungsschicht 432 aus einem transparenten Material wie einem transparenten leitfähigen Oxid, zum Beispiel ITO, gebildet, welches eine besonders geringe Absorption
beziehungsweise Reflexion der in dem aktiven Bereich 303 erzeugten elektromagnetischen Strahlung aufweist. Die zweite Durchkontaktierung 62 weist entlang der
Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels 10 beispielsweise eine kreisförmige Kontur auf. Die p-Metallisierung20 steht in direktem physischem Kontakt zu einer Lotschicht 40. Die Lotschicht 40 bedeckt die p- Metallisierung auf der dem ersten Spiegel abgewandten Seite vollständig. Die Lotschicht 40 dient sowohl der elektrischen Kontaktierung der zweiten metallischen Schicht 201 als auch der Verkapselung der zweiten metallischen Schicht 201.
Insbesondere weist die Lotschicht 40 eine besonders geringe Permeabilität für Feuchtigkeit auf. Auf der der p- Metallisierung 20 abgewandten Seite der Lotschicht 40 ist ein Träger 41 angeordnet. Der Träger 41 steht in direktem
physischem Kontakt mit der Lotschicht 40. Der Träger 41 verleiht dem optoelektronischen Halbleiterchip zumindest teilweise seine mechanische Stabilität. Der p-leitende
Bereich 302 des Halbleiterkörpers 30 wird mittels des Trägers 41 elektrisch leitend kontaktiert. Das heißt der Träger 41 liegt, während des Betriebs des Halbleiterchips 1, im
Wesentlichen auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p-leitende Bereich 302. Der Träger kann zum Beispiel mit Silizium, Germanium oder einem Metall gebildet sein.
In Bereichen zwischen dem ersten Spiegel 10 und der p- Metallisierung 20 kann eine elektrisch leitende erste
Stromaufweitungsschicht 431 angeordnet sein. Insbesondere ist die elektrisch leitende erste Stromaufweitungsschicht 431 in direktem physischem Kontakt mit der ersten metallischen
Schicht 101 und einer ersten Kontaktstruktur 421. Mittels der ersten Kontaktstruktur 421 ist die erste metallische Schicht 101 von außen elektrisch leitend kontaktierbar .
Beispielsweise ist die erste Kontaktstruktur 421 aus Metall, insbesondere Gold, gebildet. Im Betrieb des
optoelektronischen Halbleiterchips 1 wird der
Halbleiterkörper 30 mittels der ersten Kontaktstruktur 421 und der Lotschicht 40 kontaktiert und betrieben.
In der gezeigten Ausführungsform, Figur 1A, ist die erste metallische Schicht 101 senkrecht zu ihrer
Haupterstreckungsrichtung nicht vollständig von dem Halbleiterkörper 30 überdeckt. Das heißt, die erste
metallische Schicht 101 überragt den Halbleiterkörper 30 in mindestens einer lateralen Richtung. Die Figur 1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 1 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Das zweite
Ausführungsbeispiel zeigt im Vergleich zum ersten
Ausführungsbeispiel, siehe Figur 1A, eine alternative
Ausführung der ersten Stromaufweitungsschicht 431, welche in direktem Kontakt mit der ersten metallischen Schicht 101 steht. Dabei ist die erste Stromaufweitungsschicht 431 so angeordnet, dass der Halbleiterkörper 30 in vertikaler
Richtung nicht vollständig mit dieser überlappt. Im Gegenzug weist die erste metallische Schicht 101 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel eine erhöhte Dicke auf, was zu einer höheren Querleitfähigkeit in der ersten metallischen Schicht 101 führt. Die Figur IC zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel, siehe Figur 1B, ist im dritten Ausführungsbeispiel keine erste Stromaufweitungsschicht 431 zwischen der ersten Kontaktstruktur 421 und der ersten metallischen Schicht angeordnet. In diesem Fall überragt die erste metallische Schicht den Halbleiterkörper in allen lateralen Richtungen. Die Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 1 gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels. Das vierte
Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in dem Aufbau der zweiten
Durchkontaktierung 62, welche die zweite metallische Schicht
201 und die zweite StromaufWeitungsschicht 432, welche an dem p-leitenden Bereich 302 angeordnet ist, elektrisch leitend miteinander verbindet. Die erste metallische Schicht 101 weist im Bereich der zweiten Durchkontaktierung 62 eine
Aussparung auf, die parallel zur Haupterstreckungsrichtung der ersten metallischen Schicht 101 eine ringförmige Kontur aufweist. Die Aussparung erstreckt sich senkrecht zur
Haupterstreckungsrichtung der ersten metallischen Schicht 101 vollständig durch die erste metallische Schicht 101. Im
Zentrum der ringförmigen Aussparung ist elektrisch leitendes Material angeordnet, welches aus dem gleichen Material wie die erste metallische Schicht besteht. Das Material, welches im Zentrum der ringförmigen Aussparung angeordnet ist, steht in direktem physischem Kontakt zur zweiten metallischen
Schicht 201 und zur zweiten StromaufWeitungsschicht 432.
Insbesondere ist das Material, welches im Zentrum der
ringförmigen Aussparung angeordnet ist, aus dem gleichen Material wie die erste metallische Schicht gebildet und wurde im gleichen Prozessschritt abgeschieden.
Vorteilhafterweise wird mittels der ringförmigen Aussparung das elektrisch leitende Material im Zentrum der zweiten
Durchkontaktierung 62 in einem selbstj ustierendem Prozess angeordnet. Das heißt, die Toleranzen für die
Positionierungsgenauigkeit der zweiten metallischen Schicht
202 relativ zur ersten metallischen Schicht 201 in lateraler Richtung sind größer als bei der ersten Ausführungsform, siehe Figur 1A. Dadurch ist der Herstellungsprozess des
Halbleiterchips vereinfacht. Die Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 1 gemäß eines fünften Ausführungsbeispiels. Das fünfte
Ausführungsbeispiel zeigt einen optoelektronischen
Halbleiterchip 1, welcher einen Träger 41 umfasst. Auf dem Träger 41 ist auf einer Hauptfläche die zweite metallische Schicht 201 angeordnet. Die zweite metallische Schicht 201 kann aus einem Lotmaterial, Gold, Rhodium, Aluminium oder Silber gebildet sein. Auf der dem Träger 41 abgewandten Seite der zweiten metallischen Schicht 201 ist das zweite
Dielektrikum 202 angeordnet. Das zweite Dielektrikum 202 steht in direktem physischem Kontakt mit der zweiten
metallischen Schicht 201. Auf der der zweiten metallischen Schicht 201 abgewandten Seite des zweiten Dielektrikums 202 ist eine erste
metallische Schicht 101 angeordnet. Die erste metallische Schicht 101 ist aus Aluminium oder Silber gebildet. Auf der dem zweiten Dielektrikum 202 abgewandten Seite der ersten metallischen Schicht 101 ist ein erstes Dielektrikum 102 angeordnet. Das erste Dielektrikum 102 überdeckt die erste metallische Schicht 101 auf seiner der zweiten metallischen Schicht 201 abgewandten Seite. Das erste Dielektrikum 101 kann beispielsweise aus
Siliziumoxid gebildet sein. Auf der der ersten metallischen Schicht 101 abgewandten Seite des ersten Dielektrikums 102 ist ein Halbleiterkörper 30 angeordnet. Der Halbleiterkörper 30 umfasst einen n-leitenden Bereich 301, einen p-leitenden Bereich 302 und einen aktiven Bereich 303. Die
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 30 verläuft parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers 41. Der aktive Bereich 303 ist zwischen dem n-leitenden Bereich 301 und dem p-leitenden Bereich 302 angeordnet, wobei der p- leitende Bereich 302 in direktem physischem Kontakt mit dem ersten Dielektrikum 102 steht. Der Halbleiterkörper 30 weist eine dritte Durchkontaktierung 63 auf, welche sich in vertikaler Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 30 vollständig durch den Halbleiterkörper 30 erstreckt. Die dritte
Durchkontaktierung 63 erstreckt sich außerdem in vertikaler Richtung vollständig durch das erste Dielektrikum 102. Die dritte Durchkontaktierung 63 verbindet die erste metallische Schicht 101 elektrisch leitend mit dem n-leitenden Bereich 301 des Halbleiterkörpers 30. Die dritte Durchkontaktierung 63 weist in der Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 30 bevorzugt eine kreisförmige Kontur auf.
Die Seitenflächen der dritten Durchkontaktierung 63 sind die Flächen, welche die dem Träger 41 abgewandte Seite des
Halbleiterkörpers 30 mit der dem Träger 41 zugewandten Seite des Halbleiterkörpers 30 verbinden. Diese Seitenflächen sind mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet. Im Bereich der dritten Durchkontaktierung 63 ist ein elektrisch leitendes Material angeordnet, welches die erste metallische Schicht 101 und den n-leitenden Bereich 301 elektrisch leitend miteinander verbindet. Dabei ist das elektrisch leitende Material nicht in direktem physischem Kontakt mit den Seitenflächen der dritten Durchkontaktierung 63. Das heißt, die Seitenflächen sind ausschließlich mit elektrisch isolierendem Material in direktem Kontakt.
Der optoelektronische Halbleiterchip weist, gemäß des fünften Ausführungsbeispiels, siehe Figur 3, eine zweite
Durchkontaktierung 62 auf. Die zweite Durchkontaktierung 62 erstreckt sich in vertikaler Richtung vollständig durch das erste Dielektrikum 102, die erste metallische Schicht 101 und das zweite Dielektrikum 202. Die zweite Durchkontaktierung 62 ist aus einem elektrisch leitenden Material gebildet und verbindet den p-leitenden Bereich 302 elektrisch leitend mit der zweiten metallischen Schicht 201. Parallel zur
Haupterstreckungsebene des Trägers 41 weist die zweite
Durchkontaktierung 62 eine kreisförmige Kontur auf. Das elektrisch leitende Material der zweiten Durchkontaktierung 62 kann beispielsweise Rhodium, Gold, Aluminium oder Silber enthalten. Insbesondere kann das elektrisch leitende Material der zweiten Durchkontaktierung 62 Platin, Gold oder Indium- Zinnoxid umfassen. Des Weiteren weist der optoelektronische Halbleiterchip gemäß des fünften Ausführungsbeispiels eine erste Kontaktstruktur 421 auf. Die erste Kontaktstruktur 421 weist eine nach außen freiliegende Oberfläche auf und ist elektrisch leitend mit der ersten metallischen Schicht 101 verbunden. Im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips 1 wird der
Halbleiterkörper über die erste Kontaktstruktur 421 und den Träger 41 elektrisch kontaktiert und bestromt.
Zusätzlich ist auf Flächen des Halbleiterkörpers 30, die nicht durch die dritte Durchkontaktierung 63 gebildet sind oder nicht mit der zweiten Durchkontaktierung 62 oder dem ersten Dielektrikum 102 in direktem Kontakt stehen, von einem dritten Dielektrikum 402 überdeckt. Vorteilhafterweise, schützt das dritte Dielektrikum 402 den Halbleiterkörper 30 vor Umwelteinflüssen wie zum Beispiel Feuchtigkeit.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 1 gemäß eines sechsten Ausführungsbeispiels. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 umfasst einen Träger 41, auf dessen
Oberfläche ein Halbleiterkörper 30 angeordnet ist.
Insbesondere kann es sich bei dem Träger 41 um ein
Aufwachssubstrat handeln, auf dem der Halbleiterkörper epitaktisch gewachsen ist. Der Halbleiterkörper 30 umfasst einen n-leitenden Bereich 301, einen p-leitenden Bereich 302 und einen aktiven Bereich 303. Der n-leitende Bereich 301 ist auf einer Hauptfläche des Trägers 41 angeordnet, wobei der n- leitende Bereich und der Träger in direktem physischem
Kontakt stehen. Der aktive Bereich 303 ist auf der dem Träger abgewandten Seite des n-leitenden Bereichs 301 angeordnet und der p-leitende Bereich 302 ist auf der dem n-leitenden
Bereich 301 abgewandten Seite des aktiven Bereichs 302 angeordnet. Auf der dem aktiven Bereich 303 abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs 302 ist eine zweite
Stromaufweitungsschicht 432 angeordnet, über welche der p- leitende Bereich 302 des Halbleiterkörpers elektrisch
kontaktiert wird.
Auf der dem Träger 41 abgewandten Seite des Halbleiterkörpers 30 ist ein erster Spiegel 10 angeordnet. Der erste Spiegel 10 umfasst eine erste metallische Schicht 101 und ein erstes Dielektrikum 102. Die erste metallische Schicht 101 ist elektrisch leitend mit dem n-leitenden Bereich 301 verbunden. Dabei steht die erste metallische Schicht 101 in direktem physischem Kontakt mit dem n-leitenden Bereich 301. Im
Bereich der ersten Durchkontaktierung 61 ist im
Kontaktbereich zwischen der ersten metallischen Schicht 101 und dem n-leitenden Bereich 301 ein weiteres elektrisch leitendes Material 50 angeordnet. Bei dem weiteren elektrisch leitenden Material 50 handelt es sich beispielsweise um transparentes leitfähiges Oxid, insbesondere um Indium- Zinnoxid. Vorteilhafterweise reduziert das weitere elektrisch leitende Material den elektrischen Kontaktwiderstand zwischen der ersten metallischen Schicht 101 und dem n-leitenden
Bereich 301.
Die zweite StromaufWeitungsschicht 432, der p-leitende
Bereich 302 und der aktive Bereich 303 werden von einer ersten Durchkontaktierung 61 quer zu ihrer
Haupterstreckungsrichtung vollständig durchdrungen. Die
Seitenflächen der ersten Durchkontaktierung 61 sind
vollständig von dem ersten Dielektrikum 102 überdeckt. Die erste metallische Schicht 101 ist mittels der ersten
Durchkontaktierung 61 elektrisch leitend mit dem n-leitenden Bereich 301 verbunden. Das Material, welches den n-leitenden Bereich 301 elektrisch leitend mit der ersten metallischen Schicht 101 verbindet, ist das gleiche Material wie das der ersten metallischen Schicht 101.
Der n-leitende Bereich 301 überragt den aktiven Bereich 303 und den p-leitenden Bereich 302 in lateralen Richtungen. In diesem Fall sind die erste metallische Schicht 101 und das erste Dielektrikum 102 auf den Seitenflächen des p-leitenden Bereichs 302 und des aktiven Bereichs 303 angeordnet. Somit ist die erste metallische Schicht 101 zusätzlich in weiteren Bereichen außerhalb der ersten Durchkontaktierung 61
elektrisch leitend mit dem n-leitenden Bereich 301 verbunden. Das heißt, der erste Spiegel 10 überragt den p-leitenden Bereich 302 und den aktiven Bereich 303 in lateralen
Richtungen. Dabei sind alle dem aktiven Bereich 303
zugewandten Seiten der ersten metallischen Schicht 101 von dem ersten Dielektrikum 102 überdeckt. Insbesondere ist der aktive Bereich 303 in lateralen Richtungen vollständig von dem ersten Spiegel 10 umgeben und die erste metallische Schicht 101 ist auf dem gleichen Potential wie der n-leitende Bereich 301.
Auf der dem Halbleiterkörper 30 abgewandten Seite des ersten Spiegels 10 ist eine p-Metallisierung 20 angeordnet. Die p- Metallisierung 20 umfasst eine zweite metallische Schicht 201. Weiter kann ein zweites Dielektrikum 202 in Kontakt zur p-Metallisierung angeordnet sein. Das zweite Dielektrikum 202 ist in direktem physischem Kontakt mit der ersten
metallischen Schicht 101. Die Haupterstreckungsebene der p- Metallisierung 20 verläuft im Wesentlichen parallel zur
Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels 10 und des
Halbleiterkörpers 30. Der erste Spiegel 10 weist eine zweite Durchkontaktierung 62 auf, die sich in vertikaler Richtung vollständig durch den ersten Spiegel 10 erstreckt. Mittels der zweiten
Durchkontaktierung 62 ist die zweite metallische Schicht 201 elektrisch leitend mit der zweiten StromaufWeitungsschicht 432 verbunden. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten metallischen Schicht 201 und der zweiten
Stromaufweitungsschicht 432 kann dabei aus dem gleichen
Material wie die zweite metallische Schicht 201 gebildet sein. Die Seitenflächen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der zweiten metallischen Schicht 201 und der zweiten Stromaufweitungsschicht 432 erstreckt sich vollständig durch das erste Dielektrikum 102 beziehungsweise das zweite
Dielektrikum 202. Der p-leitende Bereich 302 wird mittels der zweiten metallischen Schicht 201 elektrisch leitend
kontaktiert und der n-leitende Bereich 301 wird mittels der ersten metallischen Schicht 101 elektrisch leitend
kontaktiert, sodass der Halbleiterkörper 30 über die erste 101 und zweite metallische Schicht 201 bestromt werden kann. Die erste metallische Schicht 101 und die zweite metallische Schicht 201 sind nicht direkt elektrisch leitend miteinander verbunden . Die Querleitfähigkeit des n-leitenden Bereichs 301 kann größer als die Querleitfähigkeit der zweiten
Stromaufweitungsschicht 432 sein. Vorteilhafterweise ist die Stromdichte im aktiven Bereich 303 während des Betriebs homogen. Eine hohe Anzahl der zweiten Durchkontaktierungen 62 ermöglicht eine homogene Stromeinprägung in den aktiven
Bereich 303. Insbesondere ist die Anzahl zweiter
Durchkontaktierungen 62 größer als die Anzahl erster
Durchkontaktierungen 61. Auf der dem ersten Spiegel abgewandten Seite der p- Metallisierung 20 ist ein drittes Dielektrikum 402
angeordnet. Das dritte Dielektrikum 402 überdeckt die dem Halbleiterkörper 30 abgewandten Flächen des zweiten
Dielektrikums 202. Auf der der p-Metallisierung abgewandten Seite des dritten Dielektrikums 402 sind erste 421 und zweite 422 Kontaktstrukturen angeordnet. Das dritte Dielektrikum 402 weist mindestens eine Öffnung auf, die vollständig von der zweiten Kontaktstruktur 422 durchdrungen wird, sodass die zweite Kontaktstruktur 422 elektrisch leitend mit der zweiten metallischen Schicht 201 verbunden ist.
Zusätzlich weist der optoelektronische Halbleiterchip 1 eine vierte Durchkontaktierung 64 auf, welche das dritte
Dielektrikum 402, das zweite Dielektrikum 202 und die zweite metallische Schicht 201 quer zu ihrer
Haupterstreckungsrichtung vollständig durchdringt. Durch die vierte Durchkontaktierung 64 ist die erste Kontaktstruktur 421 elektrisch leitend mit der ersten metallischen Schicht 101 verbunden. Die Seitenflächen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der ersten Kontaktstruktur 421 und der ersten metallischen Schicht 101 sind vollständig von dem zweiten Dielektrikum 202 und/oder dem dritten Dielektrikum 402 bedeckt. Das heißt, die zweite metallische Schicht 201 ist nicht elektrisch leitend mit der Durchkontaktierung 64 verbunden .
Gemäß der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform weisen die erste metallische Schicht 101 und die zweite metallische
Schicht 202 keine nach außen freiliegenden Flächen auf. Das heißt, alle Flächen der ersten metallischen Schicht 101 und der zweiten metallischen Schicht 201 stehen in direktem
Kontakt mit entweder dem Halbleiterkörper 30, der
Stromaufweitungsschicht 432, einem Dielektrikum 102, 202, 402 oder einem elektrisch leitenden Material der
Durchkontaktierungen 61, 62, 64. Die erste Durchkontaktierung 61, die zweite Durchkontaktierung 62 und die vierte
Durchkontaktierung 64 weisen parallel zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers eine
kreisförmige Kontur auf.
Die Figur 5A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 1 gemäß eines siebten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zu dem in dem sechsten Ausführungsbeispiel gezeigten Aufbau in Figur 4 weist die erste Durchkontaktierung 61, welche den ersten metallischen Bereich 101 elektrisch leitend mit dem n- leitenden Bereich 301 verbindet, parallel zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers eine
linienförmige oder eine gitterförmige Kontur auf. Das heißt, der optoelektronische Halbleiterchip 1 weist mindestens einen aktiven Bereich 303 auf, welcher vollständig von dem elektrisch leitenden Material der ersten
Durchkontaktierung 61 in lateralen Richtungen umgeben ist. Aktive Bereiche 303, welche vollständig von einer ersten Durchkontaktierung 61 in lateraler Richtung umgeben sind, stellen dabei einen einzelnen Pixel eines pixelierten
optoelektronischen Halbleiterchips 1 dar. Dabei steht ein n- leitender Bereich 301 in direktem Kontakt mit mehreren Pixeln des aktiven Bereichs 303. Ein p-leitender Bereich 302 steht in direktem physischem Kontakt mit genau einem Pixel des aktiven Bereichs 303. Mittels dieser Anordnung können die einzelnen Pixel der aktiven Bereiche 303 von der Seite des p- leitenden Bereichs 302 her separat voneinander bestromt werden.
Im Unterschied zu der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform ist in Figur 5A der Träger 41 nicht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper 30. Insbesondere handelt es sich bei dem Träger 41 nicht um ein Aufwachssubstrat . Die siebte
Ausführungsform weist eine zusätzliche Lotschicht 40 auf, welche auf der dem dritten Dielektrikum 402 abgewandten Seite der ersten 421 und zweiten 422 Kontaktstrukturen angeordnet ist. Über die Lotschicht 40 sind die ersten 421 und zweiten 422 Kontaktstrukturen elektrisch leitend mit einem Träger 41 verbunden. Der Träger 41 kann elektrische Strukturen
aufweisen, über welche die einzelnen Pixel des
optoelektronischen Halbleiterchips 1 angesteuert und
betrieben werden können.
Der optoelektronische Halbleiterchip 1 weist an seinen
Seitenflächen nach außen freiliegende Flächen der ersten metallischen Schicht 101 auf. Diese freiliegenden Flächen können bei der Vereinzelung der pixelierten
optoelektronischen Halbleiterchips 1 entstehen.
Die Figur 5B zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 1 gemäß eines achten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum in Figur 5A gezeigten siebten Ausführungsbeispiel ist auf der dem ersten Spiegel 10 abgewandten Seite der p-Metallisierung 20 kein drittes Dielektrikum 402 angeordnet. Insbesondere umfasst die zweite metallische Schicht in diesem
Ausführungsbeispiel ein reflektierendes Material, welches nicht zur Ionenbildung neigt, beispielsweise Rhodium.
Direkt auf der dem ersten Spiegel 10 abgewandten Seite der zweiten metallischen Schicht 201 sind zweite
Kontaktstrukturen 422 angeordnet. Mittels einer Lotschicht 40 sind die zweiten Kontaktstrukturen 422 elektrisch leitend mit dem Träger 41 verbunden. Auf der vierten Durchkontaktierung 64 sind erste Kontaktstrukturen 421 angeordnet. Die vierten Durchkontaktierungen 64 verbinden die ersten
Kontaktstrukturen 421 elektrisch leitend mit der ersten metallischen Schicht 101. Insbesondere ist die vierte
Durchkontaktierung 64 aus dem gleichen Material wie die zweite metallische Schicht 201 gebildet.
Die Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips 1 gemäß eines neunten Ausführungsbeispiels. Der optoelektronische Halbleiterchip 1 umfasst einen Halbleiterkörper 30, welcher aus einem n-leitenden Bereich 301, einem p-leitenden Bereich 302 und einem aktiven Bereich 303 gebildet ist. Der aktive Bereich 303 ist, senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 30, zwischen dem p-leitenden Bereich 302 und dem n-leitenden Bereich 301 angeordnet. Auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs 302 ist eine zweite StromaufWeitungsschicht 432 angeordnet. Die zweite StromaufWeitungsschicht 432 steht in direktem Kontakt mit dem p-leitenden Bereich 302 und bedeckt die dem n-leitenden Bereich 301 abgewandte Seite des p-leitenden Bereichs 302 vollständig.
Auf der dem p-leitenden Bereich 302 abgewandten Seite des n- leitenden Bereichs 301 sind erste Kontaktstrukturen 421 zur elektrischen Kontaktierung des n-leitenden Bereichs 301 ausgebildet. Auf der dem n-leitenden Bereich 301 abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs 302 ist ein erster Spiegel 10 angeordnet, welcher eine erste metallische Schicht 101 und ein erstes Dielektrikum 102 umfasst. Auf der dem
Halbleiterkörper 30 abgewandten Seite des ersten Spiegels 10 ist eine p-Metallisierung 20 angeordnet. Die p-Metallisierung 20 umfasst eine zweite metallische Schicht 201. Insbesondere kann die p-Metallisierung 20 neben der zweiten metallischen Schicht 201 weitere metallische und nicht-metallische
Schichten umfassten. In Kontakt mit der zweiten metallischen Schicht 201 kann ein zweites Dielektrikum 202 angeordnet sein. Das zweite Dielektrikum 202 bedeckt die der ersten metallischen Schicht 101 zugewandten Seiten der zweiten metallischen Schicht 201 vollständig. Das heißt, die erste metallische Schicht 101 und die zweite metallische Schicht 201 stehen nicht in direktem physischem Kontakt. Alle Flächen der ersten metallischen Schicht 101, die nicht von dem zweiten Dielektrikum 202 bedeckt sind, sind mit dem ersten Dielektrikum 102 bedeckt und stehen mit diesem in direktem physischem Kontakt. Der Halbleiterkörper 30 weist mindestens eine Aussparung 65 auf, welche sich quer, insbesondere senkrecht, zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 30 durch die zweite StromaufWeitungsschicht 432 in bis in den n-leitenden Bereich 301 erstreckt. In der Aussparung verläuft der erste Spiegel 10 entlang den Seitenflächen der zweiten
Stromaufweisungsschicht 432, des p-leitenden Bereichs und gegebenenfalls entlang der Seitenflächen des n-leitenden Bereichs. Die Aussparung weist parallel zur
Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers eine
linienförmige oder eine gitterförmige Kontur auf. Das heißt, der optoelektronische Halbleiterchip 1 weist mindestens einen aktiven Bereich 303 auf, welcher in lateralen Richtungen vollständig vom ersten Spiegel 10 umgeben ist. Die aktiven Bereiche 303, welche vollständig von einer ersten
Durchkontaktierung 61 in lateraler Richtung umgeben sind, stellen dabei einen einzelnen Pixel eines pixelierten
optoelektronischen Halbleiterchips 1 dar. Der n-leitende Bereich 301 steht in direktem Kontakt mit mehreren Pixeln des aktiven Bereichs 303. Ein p-leitender Bereich 302 steht in direktem physischem Kontakt mit genau einem Pixel des aktiven Bereichs 303. Mittels dieser Anordnung können die einzelnen Pixel der aktiven Bereiche 303 von der Seite des p-leitenden Bereichs 302 her separat voneinander bestromt werden.
Im Bereich der Aussparung 65 wird die erste metallische
Schicht 101 in vertikaler Richtung vollständig von dem
Material des ersten Dielektrikums 102 oder dem Material des zweiten Dielektrikums 202 durchdrungen. Das heißt die erste metallische Schicht 101, die einen Pixel des aktiven Bereichs 303 in lateralen Richtungen umgibt, steht nicht in direktem physischem Kontakt mit dem Bereich der ersten metallischen Schicht 101, welche einen benachbarten Pixel des aktiven Bereichs in lateralen Richtungen vollständig umgibt. Somit können die einzelnen Pixel des aktiven Bereichs 303 entlang einer linearen Ebene mechanisch voneinander getrennt werden, ohne dass die erste metallische Schicht 101 nach dem Trennen nach außen freiliegende Flächen aufweist. Das heißt, alle
Flächen der ersten metallischen Schicht werden entweder durch das erste Dielektrikum 102 oder durch das zweite Dielektrikum 202 bedeckt.
Des Weiteren weist der erste Spiegel eine zweite
Durchkontaktierung 62 auf, mittels derer die metallische Schicht 201 elektrisch leitend mit der zweiten
Stromaufweitungsschicht 432 verbunden ist. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der zweiten
Stromaufweitungsschicht 432 und der zweiten metallischen Schicht 201 ist aus dem Material der zweiten metallischen Schicht 201 gebildet. Die Seitenflächen der zweiten
Durchkontaktierung 62 sind mit dem Material des ersten
Dielektrikums 102 und/oder des zweiten Dielektrikums 202 vollständig bedeckt oder sind daraus gebildet. Die erste metallische Schicht 101 ist im Bereich der zweiten
Durchkontaktierung elektrisch von der zweiten metallischen Schicht 202 isoliert.
Auf der dem ersten Spiegel 10 abgewandten Seite der zweiten metallischen Schicht 201 ist eine Lotschicht 40 angeordnet.
Die Lotschicht dient sowohl als elektrische Kontaktierung der zweiten metallischen Schicht 201 und somit des p-leitenden Bereichs 302, als auch zur Verkapselung der zweiten
metallischen Schicht 201, um diese vor Feuchtigkeit zu schützen.
Auf der der zweiten metallischen Schicht 201 abgewandten Seite der Lotschicht 40 ist ein Träger 41 angeordnet. Der Träger dient als mechanisch stabilisierendes Element und ermöglicht die elektrische Kontaktierung des p-leitenden Bereichs. Im Betrieb wird der n-leitende Bereich 301 über die ersten Kontaktstrukturen 421 elektrisch kontaktiert und der p-leitende Bereich 302 über den Träger 41 elektrisch
kontaktiert. Insbesondere können mittels des Trägers 41 die p-leitenden Bereiche 302 der einzelnen Pixel separat
voneinander kontaktiert und bestromt werden.
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 102016106831.4, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Halbleiterchip
10 erster Spiegel
101 erste metallische Schicht
102 erstes Dielektrikum
20 p-Metallisierung
201 zweite metallische Schicht
202 zweites Dielektrikum
30 Halbleiterkörper
301 n-leitender Bereich
302 p-leitender Bereich
303 aktiver Bereich
40 Lotschicht
41 Träger
402 drittes Dielektrikum
421 erste Kontaktstruktur
422 zweite Kontaktstruktur
431 erste Stromaufweitungsschicht
432 zweite Stromaufweitungsschicht
61 erste Durchkontaktierung
62 zweite Durchkontaktierung
63 dritte Durchkontaktierung
62 vierte Durchkontaktierung
65 Aussparung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) mit
- einem Halbleiterkörper (30) umfassend einen n- leitenden Bereich (301), einen p-leitenden Bereich
(302) und einen aktiven Bereich (303) zwischen dem n- leitenden Bereich (301) und dem p-leitenden Bereich
(302) ,
- einem ersten Spiegel (10), der eine erste metallische Schicht enthält (101), und
- einer p-Metallisierung (20), die eine zweite
metallische Schicht (201) enthält, wobei
- im Betrieb des Halbleiterchips (1) der erste Spiegel (10) nicht auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p-leitende Bereich (302) liegt,
- im Betrieb des Halbleiterchips die p-Metallisierung (20) auf dem gleichen elektrischen Potenzial wie der p- leitende Bereich (302) liegt, und
- der erste Spiegel (10) zumindest eine Öffnung
aufweist, durch die die p-Metallisierung (20) elektrisch leitend mit dem p-leitenden Bereich (302) verbunden ist.
2. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach dem
vorherigen Anspruch,
wobei die erste metallische Schicht (101) auf dem gleichen Potenzial wie der n-leitende Bereich (301) liegt . 3. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste metallische Schicht (101) eines der folgenden Elemente enthält oder aus diesen besteht: Ag (Silber), AI (Aluminium), Rh (Rhodium), Au (Gold).
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der dem aktiven Bereich (303) zugewandte
Flächenanteil des ersten Spiegels (10) größer ist als der dem aktiven Bereich (303) zugewandte Flächenanteil der p-Metallisierung (20).
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der erste Spiegel (10) eine Reflektivität aufweist, die größer ist als die Reflektivität der p- Metallisierung (20).
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die Haupterstreckungsebene des ersten Spiegels (10) zwischen dem Halbleiterkörper (30) und der p- Metallisierung (20) angeordnet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der erste Spiegel (10) eine Öffnung aufweist und die p-Metallisierung (20) zumindest zum Teil in der Öffnung des ersten Spiegels (10) angeordnet ist.
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die erste metallische Schicht (101) an dem aktiven Bereich (303) zugewandten Seiten von einem ersten Dielektrikum (102) überdeckt ist.
9. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der erste Spiegel (10) den Halbleiterkörper (30) in lateralen Richtungen überragt.
10. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die p-Metallisierung (20) zumindest teilweise aus dem gleichen Material gebildet ist wie der erste
Spiegel (10) .
11. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei der erste Spiegel (10) und der n-leitenden
Bereich (301) mittels einer dritten Durchkontaktierung (63) elektrisch leitend miteinander verbunden sind und die Durchkontaktierung den Halbleiterkörper, senkrecht oder quer zu der Haupterstreckungsebene des
Halbleiterkörpers (30), vollständig durchdringt.
12. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die p-Metallisierung (20) eine vierte
Durchkontaktierung (64) aufweist, durch die sich eine erste Kontaktstruktur (421) erstreckt, wobei
die erste Kontaktstruktur (421) elektrisch leitend mit dem ersten Spiegel (10) verbunden ist.
13. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der aktive Bereich (303) in lateralen Richtungen vollständig vom ersten Spiegel (10) umgeben ist.
14. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die erste metallische Schicht (101) von allen Seiten mit elektrisch isolierendem Material überdeckt ist .
15. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorherigen Ansprüche,
wobei die zweite metallische Schicht (201) frei von Silber ist.
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