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WO2017009332A1 - Optoelektronisches bauelement und ein verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

Optoelektronisches bauelement und ein verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements Download PDF

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Publication number
WO2017009332A1
WO2017009332A1 PCT/EP2016/066526 EP2016066526W WO2017009332A1 WO 2017009332 A1 WO2017009332 A1 WO 2017009332A1 EP 2016066526 W EP2016066526 W EP 2016066526W WO 2017009332 A1 WO2017009332 A1 WO 2017009332A1
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WO
WIPO (PCT)
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segments
semiconductor body
segment
semiconductor
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/066526
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Korbinian Perzlmaier
Christian LEIRER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to US15/743,578 priority Critical patent/US10411064B2/en
Publication of WO2017009332A1 publication Critical patent/WO2017009332A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H10H20/81—Bodies
    • H10H20/819—Bodies characterised by their shape, e.g. curved or truncated substrates

Definitions

  • the application relates to an optoelectronic component and to a method for producing one or a plurality of optoelectronic components.
  • LED chips such as sapphire chips have a high
  • a protective diode produced separately from the light-emitting diode chip has hitherto been used, which is connected in anti-parallel to the light-emitting diode chip.
  • a plurality of separate light-emitting diode chips are generally used
  • One object is to specify an improved optoelectronic component which can be manufactured in a simplified manner and has a compact design. Furthermore, it is a further object to provide an inexpensive method for producing one or a plurality of such components.
  • the latter has a carrier and a semiconductor body arranged on the carrier.
  • the carrier has a the Semiconductor body facing front and a
  • the carrier is produced directly on the semiconductor body. This means that the wearer is not in one of those
  • the carrier has in particular a shaped body, which is formed approximately as a mold body.
  • the molded body is formed by a casting method.
  • the molded body is formed by a casting method.
  • a plastic such as a castable polymer, for example, a resin, epoxy or silicone.
  • a casting process is generally understood to mean a process by means of which a molding composition can be designed according to a predetermined shape and, if necessary, cured.
  • the term "casting method” includes molding, film assisted casting (film assisted casting)
  • the semiconductor body has a first main area facing away from the carrier and a second main area facing the carrier.
  • the main surfaces bound the semiconductor body
  • a vertical direction is understood to mean a direction that is in particular perpendicular to a main extension surface of the
  • a lateral direction is meant a direction which is approximately runs parallel to the main extension surface of the semiconductor body.
  • the vertical direction and the lateral direction are transverse, approximately perpendicular to each other.
  • the semiconductor body has a first semiconductor layer facing away from the front side of the carrier, a second semiconductor layer facing the front side of the carrier and an active layer arranged in the vertical direction between the first and the second semiconductor layer.
  • the active layer is preferably designed to generate or to detect electromagnetic radiation.
  • the active layer is a pn junction, which may be formed as one layer or as a layer sequence of multiple layers.
  • the active layer is in particular adapted to emit electromagnetic radiation approximately in the visible
  • the semiconductor body may be applied in layers to a growth substrate by means of an epitaxial process. However, the growth substrate can be removed from the semiconductor body in a subsequent method step, so that the component is in particular free of a growth substrate.
  • the carrier has a metal layer.
  • the metal layer includes about a first portion and one of the first
  • the metal layer is for electrical contacting of the
  • Metal layer extending through the molded body, in particular in the vertical direction from the back of the carrier to the front of the carrier through.
  • the first subarea and the second one are expedient
  • Semiconductor layer and the second portion may be configured for electrical contacting of the second semiconductor layer, or vice versa.
  • the front side and the rear side of the carrier may each be at least partially through surfaces of the shaped body and partially through surfaces of the metal layer,
  • the subregions of the metal layer be formed.
  • the partial areas of the metal layer can be on the
  • Rear side of the carrier be formed electrically contacted.
  • the subregions of the metal layer can be present at the rear side of the carrier exposed or in each case by an electrically conductive, preferably solderable
  • the semiconductor body is segmented.
  • the semiconductor body is segmented.
  • Semiconductor body of the device at least a first segment and a second segment.
  • the semiconductor body may also be divided into a plurality of first segments and a plurality of second segments or further segments.
  • the Segments of the semiconductor body can be laterally spaced from each other or be mechanically connected by an electrically insulating at least with respect to the lateral direction formed layer of the semiconductor body.
  • the semiconductor body has a separation trench, which is arranged approximately between the segments of the semiconductor body.
  • the trench may be formed such that it extends in the vertical direction at least through a semiconductor layer, for example through the first and / or second semiconductor layer, and through the active layer.
  • the semiconductor body may have a plurality of such isolation trenches. Due to the segmentation of the semiconductor body, the semiconductor body thus has a
  • the segments of the semiconductor body are of similar construction. Having the same structure means that the segments
  • the segments may have the same vertical height.
  • the same vertical height is understood to mean a height which can be achieved within the scope of the manufacturing tolerance, for example during epitaxial deposition or after roughening the semiconductor body.
  • Semiconductor body or semiconductor layer stack can by means of a coating process can be formed approximately on a growth substrate.
  • this has a connection structure.
  • the connection structure connects about two adjacent segments with each other
  • connection structure can be designed such that it laterally bridges the separation trench disposed between the adjacent segments. This means that the connection structure in plan view approximately overlaps with the two adjacent segments.
  • Connection structure can be arranged on the same side as the portions of the metal layer on the semiconductor body. In plan view of the back of the carrier, the connection structure, the first portion and the second portion in the lateral direction spatially
  • connection structure and the boundaries
  • the molded body can completely surround the connecting structure, the first partial area and / or the second partial area in lateral directions. It is also possible that the connection structure adjoins the first subarea or the second subarea or as part of one of the
  • this has a carrier and a semiconductor body arranged on the carrier.
  • the semiconductor body has at least a first segment and a second segment, wherein the segments are constructed identically and in each case a first semiconductor layer facing away from the carrier, a second one facing the carrier
  • Semiconductor layer and one in the vertical direction comprise active layer disposed between the first and second semiconductor layer.
  • the carrier contains a shaped body made of an electrically insulating plastic and a
  • Metal layer wherein the metal layer has a first
  • Partial region and comprises a second portion, wherein at least one of the partial regions in the vertical direction through the molded body extends through for electrical contacting of the semiconductor body.
  • the first and second segments are spatially spaced apart in the lateral direction
  • connection structure spaced and electrically conductively connected to each other via a connection structure, wherein the connection structure, the first portion and the second portion of the
  • Adjacent shaped body Furthermore, they may be arranged on the same side of the semiconductor body.
  • Such a device with a carrier and a segmented semiconductor body arranged thereon can be any device with a carrier and a segmented semiconductor body arranged thereon.
  • Wafer level about in the wafer composite, can be made in a simplified manner. Due to the processing in the wafer assembly, it is not necessary, among other things, to separately manufacture carriers for components and to apply the semiconductor bodies to such separately produced carriers and electrically
  • the segmentation of the individual semiconductor body can also simultaneously in the formation of the semiconductor body from a
  • Semiconductor body is needed.
  • the electrical interconnection of the various segments of the semiconductor body preferably takes place before or during the production of the carrier.
  • the segments of the semiconductor body preferably takes place before or during the production of the carrier.
  • connection structures can be used as independent layers, which are independent of the
  • Partial areas are spatially spaced, or in each case adjacent to one of the subregions. It is also possible that the connection structures in the form of conductor tracks
  • connection structures are formed, for example, electrically connect electrical connections in the form of connection layers or vias of different segments with each other. It is also possible for the connection structure to be formed as part of a partial region of the metal layer. In this case, the subarea with the connection structure
  • Component are designed as a high-voltage chip or as a high-voltage LED, causing the device without a
  • a segment in the operation of the device can serve as an ESD protection diode for the other segment, whereby the device is particularly compact and Furthermore, it is designed to be particularly insensitive to electrostatic discharges.
  • all segments each have a pn junction zone with a forward direction and a reverse direction. This means that the segments can each be executed as a separate diode.
  • the segments are based on GaN.
  • the shaped body is a coherent, in particular one-piece, molded body.
  • the molding may be formed in a single process step, such as by a casting process. It is possible that a first
  • the composite is formed and thus forms a composite with the semiconductor layer stack, wherein the composite can be separated into a plurality of components, each having an approximately contiguous and integrally formed moldings, wherein the semiconductor body and the molded body of the respective component in the separation of the composite of the Semiconductor layer stack or from the
  • the individual components may each have a carrier made of a shaped body and a metal layer, the metal layer in particular containing subregions.
  • the wearer can also have a for
  • Metal layer and the connection structure can be held together by the molding, whereby a particularly compact and mechanically stable support is formed.
  • the molded body and the connecting structure are formed such that the rear side of the semiconductor body facing away from the Shaped body is free of a surface of the connecting structure.
  • the connection structure can be applied to the semiconductor body before forming the shaped body.
  • the active layer of the first segment and the active layer of the second segment are each formed as a pn junction, wherein the first segment and the second segment are electrically connected in series via the connection structure.
  • Connection structure with a semiconductor layer of a second charge carrier type of another segment electrically
  • the semiconductor layer of a first charge carrier type is n-type and the
  • Semiconductor layer of a second charge carrier type formed p-type, or vice versa If the active layer of the respective segment is provided for generating electromagnetic radiation, they can be connected in series
  • the segments can be different Have surfaces.
  • the segment provided for generating electromagnetic radiation has a larger area than the segment serving as a protective diode.
  • both segments have approximately the same area, so that in an electric
  • the life of the device can be increased overall.
  • the contacting of the device is thereby simplified.
  • a first segment and a second segment are connected in anti-parallel when the segments are connected in parallel to each other, that a p-type region of the first segment with an n-type region of the second segment and at the same time an n-type region of the first segment with the P-type region of the second segment is electrically connected. Due to the pn junctions, the first and the second segment form diodes which, for example, by means of connecting structures, also in the form of printed conductors,
  • the semiconductor body may have a plurality of first segments, wherein the first segments are interconnected in series.
  • the plurality of first segments connected in series may be connected to a second segment of the first segment
  • Semiconductor body be connected in anti-parallel.
  • the semiconductor body may have a plurality of second segments, which are interconnected approximately in series.
  • the plurality of first segments connected in series may be connected to the plurality of second segments connected in series be connected in anti-parallel.
  • the component can be designed such that it has a plurality of segments which are connected in series for generating radiation and, in addition, a protective diode structure, wherein the protective diode structure is in turn formed from a plurality of segments connected in series.
  • the plurality of approximately second segments connected in series with one another may serve as the ESD protection diode for the plurality of the first segments, the ESD protection diode being the ESD protection diode
  • the semiconductor body has at least three or at least four segments, wherein at least two segments connected to each other in electrical series and are arranged approximately for generating electromagnetic radiation and wherein at least one or a plurality of further segments formed as ESD protection diode and the at least two segments connected in anti-parallel.
  • the device is a high-voltage LED with an operating voltage of at least 3 V, about one
  • the semiconductor body may have a plurality of in series
  • the device can be designed as a high-voltage LED with an operating voltage of between 24 V and 250 V or between 24 V and 350 V.
  • the segments are formed in such a way that, in a plan view of the first main surface of the semiconductor body, an identification of the partial regions with respect to their position and / or their
  • Trenngrabens is given.
  • the segments may be formed differently large. Also, the
  • the separation trench may also have a specific shape, such as an asymmetric shape, so that the shape or the electrical polarity of the respective trench based on the shape of the separation trench
  • Part of the metal layer is approximately identifiable at the sight of the first major surface or the radiation exit surface of the device.
  • the shape of the separating trench and / or the segments in plan view of the first main surface that is, in plan view of the
  • the dividing trench can in the lateral direction between the segments and in the vertical direction through the
  • Semiconductor body may be formed therethrough.
  • the dividing trench in plan view of the the carrier facing away from the first main surface of the semiconductor body to an asymmetrical shape, so that an identification of the
  • the semiconductor body has on its side facing away from the carrier a buffer layer with disappearing electrical
  • the buffer layer can be used for
  • the buffer layer is formed as part of the semiconductor body.
  • the semiconductor body may be formed continuous, wherein the segments of the semiconductor body spatially spaced in the lateral direction and arranged on the common buffer layer.
  • the buffer layer is designed such that different segments, even if they are mechanically connected to one another via the buffer layer, are electrically separated from one another without further electrical connection means.
  • the latter has a converter layer on a surface of the semiconductor body facing away from the carrier.
  • the converter layer may contain a converter material which is suitable for converting electromagnetic radiation of a first peak wavelength into electromagnetic radiation of a second peak wavelength.
  • the emits active layer during operation of the device is a converter material which is suitable for converting electromagnetic radiation of a first peak wavelength into electromagnetic radiation of a second peak wavelength.
  • the converter material may be embedded in a matrix material, such as silicone.
  • the carrier of the respective component is not manufactured separately from the associated semiconductor body of the component, but instead
  • the shaped bodies of the plurality of components can first by applying a plastic to a
  • Semiconductor layer stack to be formed to form a coherent molding composite.
  • Semiconductor layer stack can be in a separate
  • Step are divided into a plurality of semiconductor bodies.
  • Each of the semiconductor bodies may further be spaced laterally into a plurality
  • Segments such as by lateral structuring, segmented. For electrical contacting of the respective
  • Connecting structures may be applied to the respective semiconductor body, for example, before or after the formation of the molding composite, for example by means of a galvanic coating method.
  • Terminal layers or vias are formed, wherein the sub-regions of the metal layer and / or the connection structures each formed in the openings and about the electrical connection layers or
  • Via contacts can be electrically conductively connected to the respective semiconductor body.
  • the separated components can each have a semiconductor body from the
  • Shaped body and a metal layer having a first and a second portion, wherein the shaped body emerges approximately from the molding composite.
  • the semiconductor body is initially provided contiguously on the substrate, for example on a growth substrate.
  • Semiconductor body can be divided into a plurality of segments prior to forming the molded body, wherein at least one separation trench or a plurality of separation trenches from a main surface of the semiconductor body facing away from the substrate forth in the semiconductor body to separate the segments
  • the growth substrate is preferably made from the
  • the separation trench can be through the remaining if
  • Buffer layer whereby the buffer layer approximately laterally spaced in a plurality of
  • Partial buffer layers can be divided.
  • the shaped body is preferably before the removal of the growth substrate on the semiconductor body, for example by means of a
  • the method described above is particularly suitable for the production of a device described here. in the
  • Figures 1A to 3A are schematic representations of various components
  • FIGS 3B and 3C each schematic structure of various components
  • FIGS 4A to 4G are schematic representations of others
  • Embodiments of a component in plan view of the back of the device are provided in the figures with the same reference numerals.
  • the figures are each schematic representations and therefore not necessarily to scale. Rather, comparatively small elements and in particular layer thicknesses for
  • FIG. 1A shows an exemplary embodiment of a component 100.
  • the component 100 has a carrier 1 and a
  • the semiconductor body 2 has a first main surface 201 facing away from the carrier and a second main surface 202 facing the carrier 1.
  • the semiconductor body 2 has an approximately n-type semiconductor layer 21, a second approximately p-type semiconductor layer 22, and an active layer 23 arranged between the semiconductor layers.
  • the first semiconductor layer 21 may be p-type and the second semiconductor layer 22 may be n-type.
  • the semiconductor body 2 may be formed of an I I I / V compound semiconductor material.
  • An I I I / V compound semiconductor material has one element from the third
  • Main group such as B, Al, Ga, In, and a fifth main group element such as N, P, As.
  • I I / V compound semiconductor material includes the group of binary, ternary or quaternary
  • Main group for example, nitride and phosphide compound semiconductors.
  • Such a binary, ternary or quaternary compound may also include, for example, one or more dopants as well as additional ingredients
  • the semiconductor body 2 has GaN. Deviating from this, the semiconductor body 2 can be formed from a II / VI compound semiconductor material.
  • the semiconductor body 2 has a buffer layer 24.
  • the buffer layer 24 is adjacent to the first one in FIG. 1A
  • the buffer layer 24 may comprise a semiconductor material.
  • the buffer layer 24 is arranged in particular in the vertical direction between the first semiconductor layer 21 and a growth substrate (not shown here). The buffer layer 24 and the
  • Further semiconductor layers of the semiconductor body 2 may be applied to the growth substrate in layers by means of an epitaxy process, wherein the growth substrate is preferably partially or completely removed from the semiconductor body 2 in a subsequent process step by means of a mechanical, a thermal process or by means of a Laserabhebevons.
  • the component 100 has a radiation passage area 101 and a rear side 102 facing away from the radiation passage area.
  • the radiation passage area 101 is formed by a surface of the buffer layer 24 according to FIG. 1A.
  • the radiation passage area 101 can pass through a surface of the first semiconductor layer 21
  • Radiation passage surface 101 is coupled out of the device 100.
  • the device may have a converter layer (not shown here) on the radiation passage area. For applying the converter layer to the
  • Radiation passage surface are suitable for various methods such as sedimentation, "Dam & Fill", coating such as
  • the converter layer may be formed as a ceramic converter.
  • the converter material can be embedded in a ceramic layer.
  • a final passivation such as an electrically insulating layer, in the vertical
  • Semiconductor body 2 is arranged.
  • the carrier 1 has a shaped body 5 and a for
  • the metal layer 4 comprises a first partial region 41 and a second partial region 42, which have approximately different electrical polarities of the
  • the first portion 41 and the second portion 42 each extend in the
  • the carrier 1 has a front side facing the semiconductor body 2 and a rear side applied to the semiconductor body 2.
  • the front side and the back side of the carrier 1 are respectively formed in regions by surfaces of the molded body 5 and partially by surfaces of the metal layer 4, for example by surfaces of the partial regions 41 and 42.
  • the partial regions 41 and 42 thus extend approximately from the rear side of the carrier 1 to the front side of the carrier 1.
  • the rear side 102 of the component is formed at least in regions through the rear side of the carrier 1.
  • the device 100 For electrical contacting of the semiconductor body 2, the device 100 has a wiring structure 8.
  • Wiring structure 8 may be one or a plurality of
  • connection layers 82 In particular, the first one Partial region 41 via the via 81 with the first semiconductor layer 21 is electrically connected.
  • Through-hole 81 extends in the vertical
  • the via 81 has a lateral cross-section extending along the vertical direction from the second major surface 202 to the first
  • Main surface 201 tapers. Deviating from this, it is also possible for the lateral cross section to remain the same along the vertical direction or to increase from the second main surface 202 to the first main surface 201.
  • Partial area is electrically connected to the second semiconductor layer 22 via the connection layer 82, for example.
  • connection layer 82 adjoins the second semiconductor layer 22 and approximately simultaneously adjoins the second partial region 42 of the metal layer 4.
  • the wiring structure 8 is shown simplified.
  • the wiring structure 8 may have, for example, a mirror layer, a current spreading layer and / or further elements.
  • the sections 41 and 42 are the same
  • the partial regions 41 and 42 on the rear side 102 can be electrically contacted approximately directly or indirectly with an external electrical voltage source.
  • the partial regions 41 and 42 are each covered by a contact layer 410 or 420, which is designed in particular as a solder layer or protective layer and contains approximately a noble metal.
  • the contact layer may include, for example, gold and / or palladium, Ag, Sn, Cu, Ni and / or Pt included.
  • the contact layer is a CuSn, NiSn, CuNiSn, TiAu, TiPtAu, NiAu, TiAuSn or NiPdAu layer.
  • the contact layer may also be a SnAgCu layer (SAC solder layer), AuSn, CuAgNi layer or a pure Ag, Cu or Au layer.
  • the first subregion 41 and the second subregion 42 are each of a first contact layer 410 and a second one, for example
  • the metal layer 4 may comprise a metal, such as copper, nickel, or consist of copper or nickel. By completely covering the partial regions 41 and 42 on the rear side 102 by the contact layers 410 and 420, the metal layer 4 is in particular exposed to external environmental influences such as
  • FIG. 1A shows a segmented semiconductor body 2 of the component 100.
  • the semiconductor body 2 has a first segment 210 and a second segment 220.
  • the segments 210 and 220 are of similar construction and each have the first semiconductor layer 21, the second semiconductor layer 22 and the active layer arranged between the semiconductor layers
  • Buffer layer 24 may be formed contiguous and may completely cover the first segment 210 and the second segment 220 in plan view of the carrier 1.
  • Buffer layer 24 is formed in particular electrically insulating in lateral directions. This means that the buffer layer has approximately a vanishing transverse conductivity having. Without further electrical connection means, the semiconductor body 2 is thus subdivided into a plurality of segments 210 and 220, wherein the segments are each laterally spaced apart from each other and electrically separated, even if they each adjoin the buffer layer 24, which
  • the buffer layer 24 does not count as part of the segments 210 and 220.
  • the semiconductor body 2 may comprise a plurality of such first segments 210 and / or a plurality of such second segments 220.
  • one or a plurality of isolation trenches 230 is produced in the semiconductor body 2, for example by means of an etching process.
  • Separation trench 230 may be formed so as to extend in the vertical direction from the second main surface 202 of the semiconductor body 2 through the second semiconductor layer 22, the active layer 23, and the first semiconductor layer 21 of the semiconductor body 2 into the buffer layer 24.
  • Trenngrabens 230 and the plurality of separation trenches 230 before removing the growth substrate After this
  • the buffer layer 24 may be contiguous or may include a plurality of separate sub-buffer layers.
  • the component 100 has one or a plurality of
  • the connection structure 43 or the plurality of connection structures 43 can be so
  • connection structure 43 Semiconductor body 2 by means of the connection structure 43 or the plurality of connection structures in series, are connected in parallel or antiparallel to each other.
  • Connecting structure 43 has, for example, a metal such as copper.
  • the portions 41 and 42 and the connection structure 43 may be the same metal
  • Semiconductor body 2 arranged. In plan view, they are useful overlap-free. In particular, the
  • Coating method for example by means of a
  • connection structure 43 can fill the separation trench 230 locally or completely. In plan view of the semiconductor body 2, the
  • Connection structure 43 completely cover the separation trench 230 and protrude in the lateral direction over side surfaces of the separation trench 230. It can the
  • Connection structure 43 have overlaps with two adjacent segments of the semiconductor body 2.
  • the device 100 may include a plurality of such connection structures 43.
  • the carrier 1 has a shaped body 5.
  • the molded body 5 is in particular a molded body. This means that the
  • Shaped body 5 is formed approximately by means of a casting process.
  • the partial areas 41 and 42 as well as the connecting structure 43 are completely enclosed in the lateral directions by the shaped body 5 in each case.
  • connection structure 43 can thus be part of the carrier
  • Connection structure 43 is a semiconductor layer of a
  • Connection structure 43 the connection layer 82 associated with the first segment 210 with the second segment 220th
  • the connecting structure 43 is designed such that it extends through the shaped body 5.
  • the rear side 102 of the component 100 can thereby
  • connection structure 43 has a partial region 83 which fills the separation trench 230 and thus extends through the second semiconductor layer 22, the active layer 23 and the first semiconductor layer 21 of the semiconductor body
  • the device 100 has an insulation structure 9.
  • the insulating structure 9 is arranged approximately between the semiconductor body 2 and the carrier 1. In this case, the insulation structure 9 can extend in regions in the vertical direction into the semiconductor body 2, so that the
  • Vias 81 are electrically separated in lateral directions from the second semiconductor layer 22 and from the active layer 23. Through the insulation structure 9 also remain the sections 41 and 42 and the
  • connection structure 43 free of direct physical contact with the semiconductor layers of the semiconductor body 2.
  • the insulation structure 9 has a plurality of openings for exposing the connection layers 82 and the plated-through holes 81.
  • Connection layers 82 and / or the plated-through holes 81 approximately over their side surfaces directly with the first portion 41 or the second portion 42 or the
  • Connection structure 43 are electrically connected.
  • the carrier 1 according to FIG. 1A has side surfaces 10 which are formed approximately exclusively by surfaces of the shaped body 5.
  • the device 100 has side surfaces 110, which are partially formed by side surfaces 10 of the carrier 1. Notwithstanding Figure 1A, the
  • Semiconductor body 2 may also be covered by a material of the molded body 5 in lateral directions.
  • the molded body 5 may be formed so as to extend in the vertical direction to the buffer layer 24, so that the semiconductor body 2 is lateral
  • FIG. 1B shows a further exemplary embodiment of a
  • Component 100 This embodiment substantially corresponds to that shown in FIG. 1A
  • the carrier 1 may be formed such that at least one side surface 10 is formed in regions through a surface of the second portion 42.
  • the second portion 42 can thus also be electrically contacted by the side surface 10 of the carrier 1.
  • Figure 2A shows a further embodiment of a
  • connection structure 43 is formed such that the rear side 102 of the carrier or of the component 100 is free of a surface of the connection structure 43.
  • the molded body 5 is so on the
  • Semiconductor body 2 applied so that the molded body 5 in plan view of the semiconductor body 2, the connection structure 43 completely covered.
  • Connection structure are thus at two different levels along the vertical direction. Furthermore, the
  • the separation trench 230 may be formed after removal of the growth substrate.
  • the growth substrate can be removed from the semiconductor body 2 after the formation of the shaped body 5.
  • the separating trench 230 and / or a plurality of separating trenches 230 can be introduced into the semiconductor body 2 from the radiation passage area 201 of the component 100
  • Forming the mutually electrically separate segments 210 and 220 are generated.
  • Trenngrabens 230 be partially exposed.
  • the semiconductor body 2 can be made into segments of different shapes, for example of different sizes or forms, so that in an overview of the radiation passage area 101, an identification of the subregions 41 and 42 with respect to their positions and / or their associated electrical polarities is given. Such an identification may alternatively or additionally be given by a shaping of the separation trench 230.
  • the separation trench 230 may have a predetermined shape, by which an identification of the sub-regions 41 and 42 with respect to their position and / or electrical
  • the dividing trench 230 has an example
  • connection structure 43
  • Radiation passage area 101 grows continuously.
  • FIG. 2B shows a further exemplary embodiment of a
  • the separation trench 230 has an asymmetrical shape.
  • the separation trench 230 may be from a
  • Passivation layer 91 is covered, in particular completely covered.
  • the electrical polarities of the subregions 41 and 42 on the rear side 102 of the component can be identified.
  • the trench 230 has one to the
  • Radiation passage surface 101 is perpendicular and an inclined to the radiation passage surface 101
  • Trenngrabens 230 can be recognized, for example by fixing from the outside, that approximately the p-polarity of Device 100 on the side of the vertical side wall and about the n-polarity of the device 100 is located on the side of the oblique inner wall of the separation trench 230 on the back side 102 of the device.
  • the contact layers 410 and 420 are formed in such a way that they extend into both the connection structure 43 and the first subregion 41 or the second subregion 42
  • the contact layers 410 and 420 may together cover a majority of the backside 102 of the device 100, for example, more than 50%, for example, at least 70%, or at least 80% of the backside 102.
  • first segment 210 and the second segment 220 are in particular electrically in series
  • the second semiconductor layer 22 of the first segment 210 is connected via the connection structure 43 to the first semiconductor layer 21 of the second segment 220
  • the first segment 210 and the second segment 220 can generate light due to the series connection at a comparatively higher operating voltage. In other words, the device 100 at a
  • Component 100 having a plurality of first and / or second segments, so that more than two segments, such as at least three or at least 5 or at least 10, can be electrically connected in series with each other, whereby the device is designed approximately as a high-voltage LED.
  • Such a device can be approximately at a Operating voltage of at least 3 V, 5 V, 12 V, 24 V, 50 V to about 250 V or 350 V are operated.
  • the segments 210 and 220 may be the same or similar in plan view
  • Figure 3A shows a further embodiment of a
  • Component 100 This embodiment substantially corresponds to that shown in FIG. 2A
  • connection structure 43 and over the plurality of connection structures 43 so electrically connected to each other, so that the segments 210 and 220 are connected in anti-parallel to each other.
  • the first segment 210 and the second segment 220 are each formed as a diode.
  • the second semiconductor layer 22 of the first segment 210 becomes approximately via the connection layer 82 associated with the first segment 210, the connection structure 43 and the through-connection 81 associated with the second segment 220
  • the first semiconductor layer 21 of the second segment 220 electrically connected.
  • the first semiconductor layer 21 of the first segment 210 may be about the one associated with the first segment 210
  • connection 81 the first portion 41, the second portion 42 and the second segment 220 associated terminal layer 82 to be electrically connected to the second semiconductor layer 22 of the second segment 220.
  • the first partial area 41 and the second partial area 42 are associated with the same electrical polarity of the component 100.
  • These partial areas 41 and 42 can be connected via a further connection structure 43 or via a conductor track (not shown here in FIG. 3A) or via the second contact layer 420 in an electrically conductive manner.
  • the first partial area 41 and 42 can be connected via a further connection structure 43 or via a conductor track (not shown here in FIG. 3A) or via the second contact layer 420 in an electrically conductive manner.
  • the first conductor track not shown here in FIG. 3A
  • Semiconductor layer 21 of the first segment 210 electrically conductively connects to the second semiconductor layer 22 of the second segment 220.
  • Each of the first segment 210 and the second segment 220 may be assigned two connection layers 82 and at least two plated-through holes 81.
  • the partial regions 41 and 42 shown in FIG. 3A can furthermore be used for electrical contacting of the entire
  • FIG. 3A shows a schematic circuit diagram of the component 100, in which two segments 210 and 220 are anti-parallel
  • Segment 220 are each formed as diodes and about about Connection structures 43, also connected in the form of printed conductors 43 antiparallel to each other. About the first
  • the device 100 can be electrically contacted with an external power source.
  • the exemplary embodiment for a component 100 shown in FIG. 3C essentially corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3B.
  • the device 100 has a plurality of in series
  • switched first segments 210 and a plurality of serially connected second segments 220 The plurality of first segments 210 is further connected in anti-parallel with the plurality of second segments 220. Due to the antiparallel interconnection of different segments 210 and 220 of the semiconductor body 2, a segment or a
  • a plurality of segments emit electromagnetic radiation during operation of the device 100, while another segment or a plurality of further segments acts as an ESD protection diode or as a protection diode structure of a plurality of series-connected ESD protection diodes for the device 100.
  • Light generation provided segments is preferably greater than the number of provided for the formation of the ESD protection diodes segments.
  • FIGS. 4A to 4G show various design variants of a component 100 in a plan view of the rear side 102.
  • FIG. 4A shows a component 100 with two segments 210 and 220, which are connected in series via a connection structure 43.
  • the component 100 has, on the rear side 102, the first contact layer 410 and the second contact layer 420, which comprise approximately the first subregion 41 and the second subarea 41
  • the component 100 according to FIG. 4A is designed approximately as a dual-junction LED.
  • the component shown in FIG. 4B has a
  • a plurality of segments in this case four segments, on about a plurality of connection structures 43, in this case three connection structures 43, in series
  • separating trenches 230 are formed so that they are aligned parallel to each other in the lateral direction.
  • the sections 41 and 42 are for the electrical
  • the device 100 is provided.
  • Subareas 41 and / or 42 can each be designed such that they have overlaps with two or more segments.
  • FIG. 4B the
  • Subsections 41 and 42 in plan view each have overlaps with two adjacent segments 210 and 220 on. It can the partial regions 41 and 42 each bridge at least one separating trench 230 laterally.
  • the first portion 41 may be connected via a via 81 (such as shown in FIG. 1A) to the first one
  • Semiconductor layer 21 of the device 100 may be electrically connected.
  • the first portion 41 may be electrically isolated from the adjacent segment 220.
  • the electrical connection between the mutually adjacent segments 210 and 220 is further preferably carried out by the connecting structure 43, as shown for example in Figure 4B
  • connection structure 43 bridged between the adjacent segments 210 and 220 separating trench.
  • the second subarea 42 may be configured analogously to the first subarea 41, but with the difference that the second subarea 42 may be electrically conductively connected to the second semiconductor layer 22 of the device via a terminal layer 82 (such as shown in FIG. 1A).
  • a terminal layer 82 such as shown in FIG. 1A.
  • Partial areas 41 and 42 are completely covered by the contact layers 410 and 420.
  • the device shown in Figure 4C has four
  • Connection structures 43 are interconnected in series. The four segments are spatially and thus electrically separated by two intersecting separation trenches 230.
  • the component 100 according to FIG. 4B or 4C is designed approximately as a multi-junction LED.
  • FIG. 4D shows a component 100 with a semiconductor body 2 comprising a first segment 210 and a second segment 220, the segments 210 and 220 being over Connection structures 43 are connected in anti-parallel to each other. It is possible that the connection structures 43 are formed approximately as conductor tracks.
  • the semiconductor body 2 has a U-shaped separating trench 230, which is arranged on the edge and thereby surrounds the first segment 210 in lateral directions.
  • the separation trench 230 may also have other, approximately closed shapes.
  • a schematic circuit diagram of this component is shown for example in FIG. 3B.
  • the first segment 210 is designed in particular as an ESD protection diode. This segment 210 is electrically connected approximately in the reverse direction.
  • the second segment 220 is electrically connected in the forward direction during operation of the device 100 and can be used to generate
  • the second segment 220 may have an area larger than an area of the first segment.
  • the area of the second segment 220 is at least five times, at least ten times or at least twenty times as large as the area of the first segment 210 configured as an ESD protection diode.
  • the exemplary embodiment for a component illustrated in FIG. 4E essentially corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4D.
  • the connecting structure 43 may adjoin the first partial area 41 or the second partial area 42 or may be formed as part of one of the partial areas 41 or 42. If the connecting structure 43 is formed as part of the first partial area 41 or the second partial area 42, the first partial area 41 or the second partial area 42 can bridge a separating trench arranged between the segments 210 and 220.
  • the partial regions 41 and 42 with the connecting structures 43 have overlaps with the first segment 210 as well as with the second segment 220 in plan view.
  • the first subregion 41 is, for example, via the via 81 with the first semiconductor layer 21 of the second segment 220 and via its associated one
  • the second portion 42 is for
  • the subregions 41 and 42 are both for the external contacting of the component 100 and for the electrical connection of two adjacent ones
  • Circuit diagram of this device is shown for example in Figure 3B.
  • the exemplary embodiment of a component shown in FIG. 4F essentially corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 4D.
  • the component has two segments 210 and 220 which are interconnected in series via the connection structure 43 and during the operation of the component for generating
  • Operation of the device 100 serves as an ESD protection diode.
  • the embodiment illustrated in FIG. 4G is a diagrammatic representation of the device 100.

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  • Led Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2) angegeben. Der Halbleiterkörper weist zumindest ein erstes Segment (210) und ein zweites Segment (220) auf, wobei die Segmente gleichartig aufgebaut sind. Der Träger enthält einen Formkörper (5) aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff und eine Metallschicht (4), wobei die Metallschicht einen ersten Teilbereich (41) und einen zweiten Teilbereich (42) aufweist und sich mindestens einer der Teilbereiche (41, 42) in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers erstreckt. Das erste und zweite Segment sind in lateraler Richtung voneinander räumlich beabstandet und über eine Verbindungsstruktur (43) miteinander elektrisch leitend verbunden, wobei die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich an den Formkörper angrenzen und auf derselben Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von solchen Bauelements angegeben.

Description

Beschreibung
Optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zur
Herstellung eines optoelektronischen Bauelements
Die Anmeldung betrifft ein optoelektronisches Bauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen.
Leuchtdiodenchips wie etwa Saphirchips weisen eine hohe
Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Entladungen auf. Zum Schutz eines Leuchtdiodenchips vor elektrostatischen Entladungen wird bisher eine vom Leuchtdiodenchip separate hergestellte Schutzdiode verwendet, die antiparallel zum Leuchtdiodenchip verschaltet ist. Um Leuchtdiodenchips mit einer hohen Betriebsspannung zu betreiben, werden in der Regel eine Mehrzahl von separaten Leuchtdiodenchips
miteinander in Reihe verschaltet.
Eine Aufgabe ist es, ein verbessertes optoelektronisches Bauelement anzugeben, das vereinfacht herstellbar und kompakt ausgestaltet ist. Des Weiteren ist es eine weitere Aufgabe, ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von solchen Bauelementen anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen des Gegenstands der
unabhängigen Ansprüche sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Träger weist eine dem Halbleiterkörper zugewandte Vorderseite und eine dem
Halbleiterkörper abgewandte Rückseite auf. Insbesondere ist der Träger unmittelbar am Halbleiterkörper hergestellt. Das bedeutet, dass der Träger etwa nicht in einem von dem
Halbleiterkörper separaten Produktionsschritt hergestellt und anschließend an dem Halbleiterkörper befestigt wird, sondern direkt auf den Halbleiterkörper aufgebracht und somit direkt am Halbleiterkörper ausgebildet ist. Der Träger weist insbesondere einen Formkörper auf, der etwa als Moldkörper ausgebildet ist. Zum Beispiel ist der Formkörper durch ein Gießverfahren ausgebildet. Insbesondere wird der
Halbleiterkörper dabei von einem Kunststoff, etwa von einem gießbaren Polymer, zum Beispiel von einem Harz, Epoxid oder Silikon, umgössen.
Unter einem Gießverfahren wird allgemein ein Verfahren verstanden, mit dem eine Formmasse gemäß einer vorgegebenen Form ausgestaltet und erforderlichenfalls ausgehärtet werden kann. Insbesondere umfasst der Begriff „Gießverfahren" Gießen (molding) , Folien assistiertes Gießen (film assisted
molding), Spritzgießen (injection molding), Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding) .
Der Halbleiterkörper weist eine dem Träger abgewandte erste Hauptfläche und eine dem Träger zugewandte zweite Hauptfläche auf. Die Hauptflächen begrenzen den Halbleiterkörper
insbesondere in vertikaler Richtung. Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung verstanden, die insbesondere senkrecht zu einer Haupterstreckungsfläche des
Halbleiterkörpers gerichtet ist. Insbesondere ist die
vertikale Richtung die Wachstumsrichtung der
Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die etwa parallel zu der Haupterstreckungsflache des Halbleiterkörpers verläuft. Insbesondere sind die vertikale Richtung und die laterale Richtung quer, etwa senkrecht zueinander gerichtet. Der Halbleiterkörper weist insbesondere eine der Vorderseite des Trägers abgewandte erste Halbleiterschicht, eine der Vorderseite des Trägers zugewandte zweite Halbleiterschicht und eine in der vertikalen Richtung zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht auf. Im Betrieb des Bauelements ist die aktive Schicht bevorzugt zur Erzeugung oder zur Detektion einer elektromagnetischen Strahlung eingerichtet. Zum Beispiel ist die aktive Schicht eine pn-Übergangszone, die als eine Schicht oder als eine Schichtenfolge mehrerer Schichten ausgebildet sein kann.
Die aktive Schicht ist insbesondere dazu eingerichtet, eine elektromagnetische Strahlung etwa im sichtbaren,
ultravioletten oder im infraroten Spektralbereich zu
emittieren oder eine elektromagnetische Strahlung zu
absorbieren und diese in elektrische Signale oder elektrische Energie umzuwandeln. Der Halbleiterkörper kann mittels eines Epitaxie-Verfahrens schichtenweise auf ein Aufwachssubstrat aufgebracht sein. Das Aufwachssubstrat kann jedoch in einem nachfolgenden Verfahrensschritt von dem Halbleiterkörper entfernt werden, sodass das Bauelement insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger eine Metallschicht auf. Die Metallschicht umfasst etwa einen ersten Teilbereich und einen von dem ersten
Teilbereich lateral beabstandeten zweiten Teilbereich. Die Metallschicht ist zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterkörpers eingerichtet. Dabei kann sich mindestens einer der Teilbereiche in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch, insbesondere bis zur Vorderseite des Trägers, zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers erstrecken. Insbesondere können alle Teilbereiche der
Metallschicht sich durch den Formkörper, insbesondere in der vertikalen Richtung von der Rückseite des Trägers bis zu der Vorderseite des Trägers, hindurch erstrecken.
Zweckmäßig sind der erste Teilbereich und der zweite
Teilbereich der Metallschicht verschiedenen elektrischen
Polaritäten des Bauelements zugeordnet. Dabei kann der erste Teilbereich zur elektrischen Kontaktierung der ersten
Halbleiterschicht und der zweite Teilbereich zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht eingerichtet sein, oder umgekehrt.
Die Vorderseite und die Rückseite des Trägers können jeweils zumindest bereichsweise durch Oberflächen des Formkörpers und bereichsweise durch Oberflächen der Metallschicht,
insbesondere der Teilbereiche der Metallschicht, gebildet sein. Die Teilbereiche der Metallschicht können auf der
Rückseite des Trägers elektrisch kontaktierbar ausgebildet sein. Dabei können die Teilbereiche der Metallschicht an der Rückseite des Trägers freiliegend vorliegen oder jeweils von einer elektrisch leitfähigen, bevorzugt lötfähigen
Kontaktschicht bereichsweise oder vollständig bedeckt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Halbleiterkörper segmentiert. Insbesondere weist der
Halbleiterkörper des Bauelements zumindest ein erstes Segment und ein zweites Segment auf. Der Halbleiterkörper kann auch in eine Mehrzahl von ersten Segmenten und eine Mehrzahl von zweiten Segmenten oder weiterer Segmente unterteilt sein. Die Segmente des Halbleiterkörpers können dabei voneinander lateral beabstandet oder durch eine zumindest hinsichtlich der lateralen Richtung elektrisch isolierend ausgebildete Schicht des Halbleiterkörpers mechanisch verbunden sein.
Insbesondere weist der Halbleiterkörper einen Trenngraben auf, der etwa zwischen den Segmenten des Halbleiterkörpers angeordnet ist. Dabei kann der Graben so ausgebildet sein, dass sich dieser in der vertikalen Richtung zumindest durch eine Halbleiterschicht, etwa durch die erste und/oder zweite Halbleiterschicht, und durch die aktive Schicht hindurch erstreckt. Der Halbleiterkörper kann eine Mehrzahl von solchen Trenngräben aufweisen. Durch die Segmentierung des Halbleiterkörpers weist der Halbleiterkörper somit eine
Mehrzahl von Segmenten auf, die etwa ohne weitere elektrische Verbindungsmittel voneinander elektrisch getrennt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die Segmente des Halbleiterkörpers gleichartig aufgebaut. Gleichartig aufgebaut bedeutet, dass die Segmente
insbesondere die gleiche Abfolge von Halbleiterschichten entlang der vertikalen Richtung aufweisen. Dabei können die Segmente gleiche vertikale Höhe aufweisen. Unter der gleichen vertikalen Höhe wird eine im Rahmen der Herstellungstoleranz etwa beim epitaktischen Abscheiden oder nach dem Aufrauen des Halbleiterkörpers erreichbare gleiche Höhe verstanden.
Segmente, die gleichartig aufgebaut sind und die gleiche vertikale Höhe aufweisen, können beispielsweise durch
laterales Strukturieren eines zusammenhängenden, insbesondere einstückig ausgebildeten Halbleiterkörpers beziehungsweise Halbleiterschichtenstapels ausgebildet werden. Solcher
Halbleiterkörper oder Halbleiterschichtenstapel kann mittels eines Beschichtungsverfahrens etwa auf einem Aufwachssubstrat ausgebildet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Verbindungsstruktur auf. Die Verbindungsstruktur verbindet etwa zwei benachbarte Segmente miteinander
elektrisch. Die Verbindungsstruktur kann dabei so ausgebildet sein, dass diese den zwischen den benachbarten Segmenten angeordneten Trenngraben lateral überbrückt. Das bedeutet, dass die Verbindungsstruktur in Draufsicht etwa mit den beiden benachbarten Segmenten überlappt. Die
Verbindungsstruktur kann dabei auf derselben Seite wie die Teilbereiche der Metallschicht auf dem Halbleiterkörper angeordnet sein. In Draufsicht auf die Rückseite des Trägers können die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich in der lateralen Richtung räumlich
beabstandet und in Draufsicht überlappungsfrei sein.
Beispielsweise grenzen die Verbindungsstruktur und die
Teilbereiche in der lateralen Richtung an den Formkörper an. Der Formkörper kann dabei die Verbindungsstruktur, den ersten Teilbereich und/oder den zweiten Teilbereich in lateralen Richtungen vollumfänglich umgeben. Es ist auch möglich, dass die Verbindungsstruktur an den ersten Teilbereich oder an den zweiten Teilbereich angrenzt oder als Teil eines der
Teilbereiche ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Halbleiterkörper weist zumindest ein erstes Segment und ein zweites Segment auf, wobei die Segmente gleichartig aufgebaut sind und jeweils eine dem Träger abgewandte erste Halbleiterschicht, eine dem Träger zugewandte zweite
Halbleiterschicht und eine in der vertikalen Richtung zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht aufweisen. Der Träger enthält einen Formkörper aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff und eine
Metallschicht, wobei die Metallschicht einen ersten
Teilbereich und einen zweiten Teilbereich umfasst, wobei sich mindestens einer der Teilbereiche in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers erstreckt. Das erste und zweite Segment sind in der lateralen Richtung voneinander räumlich
beabstandet und über eine Verbindungsstruktur miteinander elektrisch leitend verbunden, wobei die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich an den
Formkörper angrenzen. Des Weiteren können sie auf derselben Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sein.
Ein solches Bauelement mit einem Träger und einem darauf angeordneten segmentierten Halbleiterkörper kann auf
Waferebene, etwa im Waferverbund, vereinfacht hergestellt werden. Durch die Prozessierung im Waferverbund ist es unter anderem nicht notwendig, Träger für Bauelemente separat herzustellen und die Halbleiterkörper auf solche separat hergestellten Träger aufzubringen und elektrisch
anzuschließen. Auf solche Montageschritte bezüglich
Einzelchipprozesse wie etwa Pick&Place, die einen erheblichen Anteil der Gesamtherstellungskosten von Bauelementen
darstellen, kann verzichtet werden, wodurch die Bauelemente kostengünstig hergestellt werden können. Die Segmentierung des einzelnen Halbleiterkörpers kann auch gleichzeitig bei der Ausbildung der Halbleiterkörper aus einem
Halbleiterschichtenstapel erfolgen, sodass etwa nur eine zusätzliche Fotoebene zur Segmentierung des einzelnen
Halbleiterkörpers benötigt wird. Die elektrische Verschaltung der verschiedenen Segmente des Halbleiterkörpers erfolgt bevorzugt vor oder während der Herstellung des Trägers. Dabei können die Segmente des
Halbleiterkörpers etwa über die Verbindungsstruktur
beziehungsweise über eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen, miteinander in Reihe, parallel zueinander oder antiparallel zueinander verschaltet werden. Die Verbindungsstrukturen können dabei als eigenständige Schichten, die von den
Teilbereichen räumlich beabstandet sind, oder jeweils an einen der Teilbereiche angrenzen. Es ist auch möglich, dass die Verbindungsstrukturen in Form von Leiterbahnen
ausgebildet sind, die zum Beispiel elektrische Anschlüsse etwa in Form von Anschlussschichten oder Durchkontaktierungen verschiedener Segmente miteinander elektrisch verbinden. Auch ist es möglich, dass die Verbindungsstruktur als Teil eines Teilbereichs der Metallschicht ausgebildet ist. In diesem Fall kann der Teilbereich mit der Verbindungsstruktur
Überlappungen mit zumindest zwei insbesondere benachbarten Segmenten des Halbleiterkörpers aufweisen.
Bei einer seriellen Verschaltung der Segmente kann das
Bauelement als Hochvoltchip beziehungsweise als Hochvolt-LED ausgeführt werden, wodurch das Bauelement etwa ohne ein
Vorschaltgerät bei einer vergleichsweise hohen
Betriebsspannung, etwa zwischen einschließlich 3 V und 350 V, etwa zwischen einschließlich 5 V und 12 V, zwischen 5 V und 24 V oder zwischen 5 V und 50 V oder zwischen 24 V und 250 V betrieben werden, wodurch eine Vorwärtsspannung und dadurch auch die Effizienz des Bauelements insgesamt vorteilhaft erhöht werden kann. Bei einer antiparallelen Verschaltung zweier Segmente des Halbleiterkörpers kann ein Segment im Betrieb des Bauelements als ESD-Schutzdiode für das andere Segment dienen, wodurch das Bauelement besonders kompakt und weiterhin besonders unempfindlich gegenüber elektrostatischen Entladungen gestaltet ist. Insbesondere weisen alle Segmente jeweils eine pn-Übergangszone mit einer Durchlassrichtung und einer Sperrrichtung auf. Das bedeutet, dass die Segmente jeweils als eine selbständige Diode ausgeführt werden können. Insbesondere basieren die Segmente auf GaN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Formkörper ein zusammenhängender, insbesondere einstückig ausgebildeter Moldkörper. Der Formkörper kann dabei in einem einzigen Verfahrensschritt ausgebildet sein, etwa durch ein Gießverfahren. Dabei ist es möglich, dass zunächst ein
Formkörperverbund auf einem Halbleiterschichtenstapel
ausgebildet wird und somit mit dem Halbleiterschichtenstapel einen Verbund bildet, wobei der Verbund in eine Mehrzahl von Bauelementen vereinzelt werden kann, die jeweils einen etwa zusammenhängenden und einstückig ausgebildeten Formkörper aufweisen, wobei der Halbleiterkörper und der Formkörper des jeweiligen Bauelements bei der Vereinzelung des Verbunds aus dem Halbleiterschichtenstapel beziehungsweise aus dem
Formkörperverbund hervorgehen. Die vereinzelten Bauelemente können jeweils einen Träger aus einem Formkörper und einer Metallschicht aufweisen, wobei die Metallschicht insbesondere Teilbereiche enthält. Der Träger kann auch eine zur
elektrischen Verschaltung der Segmente eingerichtete
Verbindungsstruktur umfassen. Die Teilbereiche der
Metallschicht und die Verbindungsstruktur können dabei durch den Formkörper zusammengehalten werden, wodurch ein besonders kompakter und mechanisch stabiler Träger ausgebildet ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind der Formkörper und die Verbindungsstruktur so ausgebildet, dass die dem Halbleiterkörper abgewandte Rückseite des Formkörpers frei von einer Oberfläche der Verbindungsstruktur ist. Die Verbindungsstruktur kann dabei vor dem Ausbilden des Formkörpers auf den Halbleiterkörper aufgebracht sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die aktive Schicht des ersten Segments und die aktive Schicht des zweiten Segments jeweils als eine pn-Übergangszone ausgebildet, wobei das erste Segment und das zweite Segment über die Verbindungsstruktur miteinander elektrisch in Reihe verschaltet sind. Dabei kann eine Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps eines Segments über die
Verbindungsstruktur mit einer Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps eines weiteren Segments elektrisch
verbunden werden. Zum Beispiel ist die Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps n-leitend und die
Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps p-leitend ausgebildet, oder umgekehrt. Ist die aktive Schicht des jeweiligen Segments zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung vorgesehen, können die miteinander in Reihe
verschalteten Segmente im Betrieb des Bauelements
gleichzeitig Licht emittieren. Durch die serielle
Verschaltung der Segmente kann das Bauelement auch ohne ein Vorschaltgerät mit einer vergleichsweise höheren
Betriebsspannung betrieben und somit etwa als Hochvolt-LED ausgebildet werden.
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung eines Bauelements sind das erste Segment und das zweite Segment des
Halbleiterkörpers zueinander antiparallel verschaltet. Eines von diesen Segmenten kann somit im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischen Strahlungen
eingerichtet werden, wobei das andere Segment dabei als
Schutzdiode dient. Die Segmente können dabei unterschiedliche Flächen aufweisen. Insbesondere weist das zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehene Segment eine größere Fläche auf als das als Schutzdiode dienende Segment. Es ist jedoch auch denkbar, dass beide Segmente etwa die gleiche Fläche aufweisen, sodass bei einer elektrischen
Umpolung das zuletzt als Schutzdiode dienende Segment nunmehr als zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung
eingerichtetes Segment fungiert und umgekehrt, ohne dabei die Strahlungsleistung des Bauelements wesentlich zu
beeinflussen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann die Lebensdauer des Bauelements insgesamt erhöht werden. Auch wird die Kontaktierung des Bauelements dadurch vereinfacht.
Ein erstes Segment und ein zweites Segment sind antiparallel verschaltet, wenn die Segmente derart parallel zueinander geschaltet sind, dass ein p-leitender Bereich des ersten Segments mit einem n-leitenden Bereich des zweiten Segments und zugleich ein n-leitender Bereich des ersten Segments mit dem p-leitenden Bereich des zweiten Segments elektrisch leitend verbunden ist. Aufgrund der pn-Übergänge bilden das erste und das zweite Segment Dioden, die zum Beispiel mittels Verbindungsstrukturen, auch in Form vonLeiterbahnen,
antiparallel zueinander verschaltet sind. Der Halbleiterkörper kann eine Mehrzahl von ersten Segmenten aufweisen, wobei die ersten Segmente untereinander in Reihe verschaltet sind. Die Mehrzahl von in Reihe verschalteten ersten Segmenten kann zu einem zweiten Segment des
Halbleiterkörpers antiparallel verschaltet sein. Auch kann der Halbleiterkörper eine Mehrzahl von zweiten Segmenten aufweisen, die etwa untereinander in Reihe verschaltet sind. Die Mehrzahl von in Reihe verschalteten ersten Segmenten kann zu der Mehrzahl von in Reihe verschalteten zweiten Segmenten antiparallel verschaltet sein. Das bedeutet, das Bauelement so ausgestaltet sein kann, dass dieses eine Mehrzahl von in Reihe verschalteten etwa zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Segmenten und zusätzlich eine Schutzdioden-Struktur aufweist, wobei die Schutzdioden-Struktur wiederum aus einer Mehrzahl von in Reihe verschalteten Segmenten ausgebildet ist.
Durch eine Mehrzahl von zueinander in Reihe verschalteten etwa ersten Segmenten kann die Betriebsspannung des
Bauelements weiterhin erhöht werden. Dementsprechend kann die Mehrzahl vom zueinander in Reihe verschalteten etwa zweiten Segmenten als ESD-Schutzdiode für die Mehrzahl von den ersten Segmenten dienen, wobei die ESD-Schutzdiode der
Betriebsspannung des Bauelements mit einer entsprechenden Anzahl von in Reihe verschalteten Segmenten angepasst werden kann. Zum Beispiel weist der Halbleiterkörper mindestens drei oder mindestens vier Segmente auf, wobei mindestens zwei Segmente zueinander elektrische in Reihe verschaltet und etwa zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet sind und wobei mindestens eines oder einer Mehrzahl von weiteren Segmenten als ESD-Schutzdiode ausgebildet und zu den mindestens zwei Segmenten antiparallel verschaltet ist.
Insbesondere ist das Bauelement als Hochvolt-LED mit einer Betriebsspannung von mindestens 3 V, etwa mit einer
Betriebsspannung zwischen 3 V und 24 V, ausgebildet. Dabei kann der Halbleiterkörper eine Mehrzahl von in Reihe
verschalteten, im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Segmente
aufweisen. Auch kann das Bauelement als Hochvolt-LED mit einer Betriebsspannung zwischen einschließlich 24 V und 250 V oder zwischen 24 V und 350 V ausgebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die Segmente so ausgebildet, dass in Draufsicht auf die erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers eine Identifizierung der Teilbereiche bezüglich deren Position und/oder deren
zugeordneter elektrischer Polaritäten durch eine vorgegebene Formgebung der Segmente oder durch eine vorgegebene
Formgebung eines zwischen den Segmenten ausgebildeten
Trenngrabens gegeben ist. Zum Beispiel können die Segmente unterschiedlich groß ausgebildet sein. Auch können die
Segmente verschiedene Formen aufweisen. Der Trenngraben kann auch eine spezifische Form, etwa eine asymmetrische Form, aufweisen, sodass anhand der Formgebung des Trenngrabens die Position oder die elektrische Polarität des jeweiligen
Teilbereiches der Metallschicht etwa beim Anblick der ersten Hauptfläche oder der Strahlungsaustrittfläche des Bauelements identifizierbar ist. Insbesondere ist die Formgebung des Trenngrabens und/oder der Segmente in Draufsicht auf die erste Hauptfläche, das heißt in Draufsicht auf eine dem
Träger abgewandte Hauptfläche des Halbleiterkörpers
erkennbar, etwa von außen sichtbar, ausgebildet. Mit anderen Worten können dadurch die Positionen beziehungsweise die elektrische Polaritäten der als Anode beziehungsweise Kathode ausgebildeten Teilbereiche der Metallschicht von einer
Vorderseite des Bauelements, das heißt von der
Strahlungsaustrittsseite des Bauelements, her durch die
Formgebung der Segmente und/oder durch die Formgebung des zwischen den Segmenten angeordneten Trenngrabens
gekennzeichnet werden. Der Trenngraben kann dabei in der lateralen Richtung zwischen den Segmenten und in der vertikalen Richtung durch den
Halbleiterkörper hindurch ausgebildet sein. Insbesondere weist der Trenngraben in Draufsicht auf die dem Träger abgewandte erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers eine asymmetrische Form auf, sodass eine Identifizierung der
Teilbereiche bezüglich deren Position und/oder zugeordneter elektrischer Polaritäten anhand der Asymmetrie sichtbar gegeben ist. Die Asymmetrie des Trenngrabens kann
beispielsweise durch unterschiedlich schräg ausgebildete Seitenwände des Trenngrabens oder durch einen asymmetrischen lateralen Querschnitt des Trenngrabens realisiert sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Halbleiterkörper auf seiner dem Träger abgewandten Seite eine Pufferschicht mit verschwindender elektrischer
Querleitfähigkeit auf, wobei die Segmente des
Halbleiterkörpers über die Pufferschicht miteinander
mechanisch verbunden sind. Die Pufferschicht kann zum
Beispiel ein Halbleitermaterial aufweisen. Insbesondere ist die Pufferschicht als Teil des Halbleiterkörpers ausgebildet. In diesem Fall kann der Halbleiterkörper zusammenhängend ausgebildet sein, wobei die Segmente des Halbleiterkörpers in der lateralen Richtung räumlich beanstandet und auf der gemeinsamen Pufferschicht angeordnet sind. Die Pufferschicht ist dabei so ausgebildet, dass verschiedene Segmente, auch wenn sie über die Pufferschicht mechanisch miteinander verbunden sind, ohne weitere elektrische Verbindungsmittel zueinander elektrisch getrennt sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Konverterschicht auf einer dem Träger abgewandten Oberfläche des Halbleiterkörpers auf. Die Konverterschicht kann ein Konvertermaterial enthalten, welches dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung einer ersten Peak- Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung einer zweiten Peak-Wellenlänge umzuwandeln. Insbesondere emittiert die aktive Schicht im Betrieb des Bauelements eine
elektromagnetische Strahlung mit der ersten Peak-Wellenlänge, wobei die erste Peak-Wellenlänge kleiner ist als die zweite von der Konverterschicht umgewandelte Peak-Wellenlänge. Das Konvertermaterial kann in einem Matrixmaterial, etwa Silikon, eingebettet sein.
In einem Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl der etwa hier beschriebenen Bauelemente wird der Träger des jeweiligen Bauelements nicht separat von dem zugehörigen Halbleiterkörper des Bauelements hergestellt, sondern
unmittelbar an dem zugehörigen Halbleiterkörper ausgebildet. Bei der Herstellung einer Mehrzahl von solchen Bauelementen können die Formkörper der Mehrzahl von Bauelementen zunächst durch das Aufbringen eines Kunststoffes auf einen
Halbleiterschichtenstapel zur Bildung eines zusammenhängenden Formkörperverbunds ausgebildet sein. Der
Halbleiterschichtenstapel kann in einem separaten
Verfahrensschritt in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern unterteilt werden. Die Halbleiterkörper können jeweils weiterhin in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten
Segmenten, etwa durch laterales Strukturieren, segmentiert werden. Zur elektrischen Kontaktierung des jeweiligen
Halbleiterkörpers und zur Verschaltung benachbarter Segmente können die Teilbereiche der Metallschicht und/oder die
Verbindungsstruktur oder eine Mehrzahl von
Verbindungsstrukturen etwa vor oder nach dem Ausbilden des Formkörperverbundes beispielsweise mittels eines galvanischen Beschichtungsverfahrens auf den jeweiligen Halbleiterkörper aufgebracht werden.
Werden die Teilbereiche und/oder die Verbindungsstruktur oder die Mehrzahl von Verbindungsstrukturen nach dem Ausbilden des Formkörperverbunds ausgebildet, können Öffnungen in dem
Formkörperverbund zur Freilegung von elektrischen
Anschlussschichten oder Durchkontaktierungen ausgebildet werden, wobei die Teilbereiche der Metallschicht und/oder die Verbindungsstrukturen jeweils in den Öffnungen ausgebildet und etwa über die elektrischen Anschlussschichten oder
Durchkontaktierungen mit dem jeweiligen Halbleiterkörper elektrisch leitend verbunden werden können.
Durch Vereinzelung des Verbunds kann eine Mehrzahl von
Bauelementen gebildet werden. Die vereinzelten Bauelemente können jeweils einen Halbleiterkörper aus dem
Halbleiterschichtenstapel und einen Träger mit einem
Formkörper und einer Metallschicht mit einem ersten und einem zweiten Teilbereich aufweisen, wobei der Formkörper etwa aus dem Formkörperverbund hervorgeht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Halbleiterkörper zunächst zusammenhängend auf dem Substrat, etwa auf einem Aufwachssubstrat bereitgestellt. Der
Halbleiterkörper kann vor dem Ausbilden des Formkörpers in eine Mehrzahl von Segmenten zertrennt werden, wobei zumindest ein Trenngraben oder eine Mehrzahl von Trenngräben von einer dem Substrat abgewandten Hauptfläche des Halbleiterkörpers her in den Halbleiterkörper zur Trennung der Segmente
ausgebildet wird. Nach dem Ausbilden des Formkörpers wird das Aufwachssubstrat vorzugsweise von den herzustellenden
Bauelementen entfernt.
Alternativ ist es auch möglich, den Halbleiterkörper nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats in eine Mehrzahl von
Segmenten zu zertrennen. Dabei kann zumindest ein Trenngraben oder eine Mehrzahl von Trenngräben von einer dem Aufwachssubstrat zugewandten Hauptfläche des
Halbleiterkörpers her in den Halbleiterkörper zur Trennung der Segmente ausgebildet werden. In diesem Fall kann der Trenngraben sich durch die falls noch vorhandene
Pufferschicht hindurch erstrecken, wodurch die Pufferschicht etwa in eine Mehrzahl von lateral beabstandeten
Teilpufferschichten zertrennt werden kann. Der Formkörper wird bevorzugt vor dem Entfernen des Aufwachssubstrats auf dem Halbleiterkörper beispielsweise mittels eines
Gießverfahrens ausgebildet.
Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Im
Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und
umgekehrt .
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Verfahrens sowie des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4G erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figuren 1A bis 3A schematische Darstellungen verschiedener
Ausführungsbeispiele für ein Bauelement in Schnittansichten,
Figuren 3B und 3C jeweils schematischen Aufbau verschiedener
Ausführungsbeispiele für ein Bauelement, und
Figuren 4A bis 4G schematische Darstellungen weiterer
Ausführungsbeispiele für ein Bauelement in Draufsicht auf die Rückseite des Bauelements. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
Figur 1A zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100. Das Bauelement 100 weist einen Träger 1 und einen
Halbleiterkörper 2 auf. Der Halbleiterkörper 2 weist eine den Träger abgewandte erste Hauptfläche 201 und eine dem Träger 1 zugewandte zweite Hauptfläche 202 auf. Der Halbleiterkörper 2 weist eine etwa n-leitende Halbleiterschicht 21, eine zweite etwa p-leitende Halbleiterschicht 22 und eine zwischen den Halbleiterschichten angeordnete aktive Schicht 23 auf.
Alternativ kann die erste Halbleiterschicht 21 p-leitend und die zweite Halbleiterschicht 22 n-leitend ausgebildet sein.
Der Halbleiterkörper 2 kann aus einem I I I /V-Verbindungs- Halbleitermaterial gebildet sein. Ein I I I /V-Verbindungs- Halbleitermaterial weist ein Element aus der dritten
Hauptgruppe, wie etwa B, AI, Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe, wie etwa N, P, As, auf. Insbesondere umfasst der Begriff " I I I /V-Verbindungs-Halbleitermaterial " die Gruppe der binären, ternären oder quaternären
Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften
Hauptgruppe enthalten, beispielsweise Nitrid- und Phosphid- Verbindungshalbleiter . Eine solche binäre, ternäre oder quaternäre Verbindung kann zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile
aufweisen. Insbesondere weist der Halbleiterkörper 2 GaN auf. Abweichend davon kann der Halbleiterkörper 2 aus einem II/VI- Verbindungs-Halbleitermaterial gebildet sein.
Der Halbleiterkörper 2 weist eine Pufferschicht 24 auf. Die Pufferschicht 24 grenzt in der Figur 1A an die erste
Halbleiterschicht 21 an. Dabei kann die Pufferschicht 24 ein Halbleitermaterial aufweisen. Die Pufferschicht 24 ist insbesondere in der vertikalen Richtung zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und einem Aufwachssubstrat (hier nicht dargestellt) angeordnet. Die Pufferschicht 24 und die
weiteren Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers 2 können schichtenweise mittels eines Epitaxie-Verfahrens auf das Aufwachssubstrat aufgebracht sein, wobei das Aufwachssubstrat bevorzugt in einem nachfolgenden Verfahrensschritt mittels eines mechanischen, eines thermischen Verfahrens oder mittels eines Laserabhebeverfahrens teilweise oder vollständig von dem Halbleiterkörper 2 entfernt wird.
Das Bauelement 100 weist eine Strahlungsdurchtrittsflache 101 und eine der Strahlungsdurchtrittsflache abgewandte Rückseite 102 auf. Die Strahlungsdurchtrittsflache 101 ist gemäß Figur 1A durch eine Oberfläche der Pufferschicht 24 gebildet.
Abweichend davon kann die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 21
und/oder strukturiert ausgebildet sein. Insbesondere wird die von der aktiven Schicht 23 erzeugte Strahlung an der
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 aus dem Bauelement 100 ausgekoppelt. Auch kann das Bauelement eine Konverterschicht (hier nicht dargestellt) auf der Strahlungsdurchtrittsfläche aufweisen. Für das Aufbringen der Konverterschicht auf die
Strahlungsdurchtrittsfläche eignen sich verschiedene Methoden wie Sedimentation, „Dam & Fill", Beschichten wie
Sprühbeschichtung (spray coating) oder EPD (electrophoretic deposition) und so weiter. Auch kann die Konverterschicht als Keramik-Konverter ausgebildet sein. Das Konvertermaterial kann zum Beispiel in eine Keramikschicht eingebettet werden. Es ist auch möglich, dass eine Abschlusspassivierung, etwa eine elektrisch isolierende Schicht, in der vertikalen
Richtung zwischen der Konverterschicht und dem
Halbleiterkörper 2 angeordnet ist.
Der Träger 1 weist einen Formkörper 5 und eine zur
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 2
vorgesehene Metallschicht 4 auf. Die Metallschicht 4 umfasst einen ersten Teilbereich 41 und einen zweiten Teilbereich 42, die etwa unterschiedlichen elektrischen Polaritäten des
Bauelements zugeordnet sind. Der erste Teilbereich 41 und der zweite Teilbereich 42 erstrecken sich jeweils in der
vertikalen Richtung durch den Formkörper 5 hindurch. Der Träger 1 weist insbesondere eine dem Halbleiterkörper 2 zugewandte Vorderseite und eine dem Halbleiterkörper 2 angewandte Rückseite auf. Die Vorderseite und die Rückseite des Trägers 1 sind jeweils bereichsweise durch Oberflächen des Formkörpers 5 und bereichsweise durch Oberflächen der Metallschicht 4, etwa durch Oberflächen der Teilbereiche 41 und 42 gebildet. In der vertikalen Richtung erstrecken sich die Teilbereiche 41 und 42 somit etwa von der Rückseite des Trägers 1 bis zur Vorderseite des Trägers 1. Die Rückseite 102 des Bauelements ist zumindest bereichsweise durch die Rückseite des Trägers 1 gebildet.
Zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers 2 weist das Bauelement 100 eine Verdrahtungsstruktur 8 auf. Die
Verdrahtungsstruktur 8 kann eine oder eine Mehrzahl von
Durchkontaktierungen 81 und eine oder eine Mehrzahl von
Anschlussschichten 82 aufweisen. Insbesondere ist der erste Teilbereich 41 über die Durchkontaktierung 81 mit der ersten Halbleiterschicht 21 elektrisch verbunden. Die
Durchkontaktierung 81 erstreckt sich in der vertikalen
Richtung insbesondere durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 hindurch in die erste
Halbleiterschicht 21. Die Durchkontaktierung 81 weist einen lateralen Querschnitt auf, der sich entlang der vertikalen Richtung von der zweiten Hauptfläche 202 zu der ersten
Hauptfläche 201 hin verjüngt. Abweichend davon ist es auch möglich, dass der laterale Querschnitt entlang der vertikalen Richtung gleich bleibt oder von der zweiten Hauptfläche 202 zu der ersten Hauptfläche 201 hin zunimmt. Der zweite
Teilbereich ist etwa über die Anschlussschicht 82 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 elektrisch verbunden.
Insbesondere grenzt die Anschlussschicht 82 an die zweite Halbleiterschicht 22 und etwa gleichzeitig an den zweiten Teilbereich 42 der Metallschicht 4 an. In der Figur 1A ist die Verdrahtungsstruktur 8 vereinfacht dargestellt.
Abweichend davon kann die Verdrahtungsstruktur 8 etwa eine Spiegelschicht, eine StromaufWeitungsschicht und/oder weitere Elemente aufweisen.
Zum Beispiel sind die Teilbereiche 41 und 42 der
Metallschicht 4 an der Rückseite 102 des Bauelements 100 beziehungsweise des Trägers 1 elektrisch kontaktierbar ausgebildet. Das bedeutet, dass die Teilbereiche 41 und 42 an der Rückseite 102 etwa mittelbar oder unmittelbar mit einer externen elektrischen Spannungsquelle elektrisch kontaktiert werden können. In der Figur 1A sind die Teilbereiche 41 und 42 jeweils von einer Kontaktschicht 410 oder 420 bedeckt, die insbesondere als Lötschicht oder Schutzschicht ausgebildet ist und etwa ein Edelmetall enthält. Die Kontaktschicht kann zum Beispiel Gold und/oder Palladium, Ag, Sn, Cu, Ni und/oder Pt enthalten. Insbesondere ist die Kontaktschicht eine CuSn-, NiSn-, CuNiSn-, TiAu-, TiPtAu-, NiAu-, TiAuSn- oder NiPdAu- Schicht. Auch kann die Kontaktschicht eine SnAgCu-Schicht (SAC-Lotschicht) , AuSn-, CuAgNi-Schicht oder eine reine Ag-, Cu- oder Au-Schicht sein.
An der Rückseite 102 sind der erste Teilbereich 41 und der zweite Teilbereich 42 zum Beispiel jeweils von einer ersten Kontaktschicht 410 beziehungsweise von einer zweiten
Kontaktschicht 420 vollständig bedeckt. Die Metallschicht 4 kann dabei ein Metall, etwa Kupfer, Nickel, aufweisen oder aus Kupfer oder Nickel bestehen. Durch eine vollständige Bedeckung der Teilbereiche 41 und 42 an der Rückseite 102 durch die Kontaktschichten 410 und 420 wird die Metallschicht 4 insbesondere gegenüber äußeren Umwelteinflüssen wie
Sauerstoff oder Flüssigkeiten geschützt, wodurch etwa eine mögliche Oxidation der Metallschicht 4 an der Rückseite 102 verhindert wird. Figur 1A zeigt einen segmentierten Halbleiterkörper 2 des Bauelements 100. Der Halbleiterkörper 2 weist ein erstes Segment 210 und ein zweites Segment 220 auf. Die Segmente 210 und 220 sind gleichartig aufgebaut und weisen jeweils die erste Halbleiterschicht 21, die zweite Halbleiterschicht 22 und die zwischen den Halbleiterschichten angeordnete aktive
Schicht 23 auf. In der Figur 1A sind die Segmente 210 und 220 durch die Pufferschicht 24 mechanisch verbunden. Die
Pufferschicht 24 kann dabei zusammenhängend ausgebildet sein und kann in Draufsicht auf den Träger 1 das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 vollständig bedecken. Die
Pufferschicht 24 ist insbesondere in lateralen Richtungen elektrisch isolierend ausgebildet. Das bedeutet, dass die Pufferschicht etwa eine verschwindende Querleitfähigkeit aufweist. Ohne weitere elektrische Verbindungsmittel ist der Halbleiterkörper 2 somit in eine Mehrzahl von Segmenten 210 und 220 unterteilt, wobei die Segmente jeweils voneinander lateral beabstandet und elektrisch getrennt sind, auch wenn sie jeweils an die Pufferschicht 24 angrenzen, welche
zusammenhängend ausgebildet und die Segmente in Draufsicht auf den Träger 1 vollständig bedecken kann. Mit anderen
Worten zählt die Pufferschicht 24 insbesondere nicht als Bestandteil der Segmente 210 und 220. Der Halbleiterkörper 2 kann eine Mehrzahl von solchen ersten Segmenten 210 und/oder eine Mehrzahl von solchen zweiten Segmenten 220 aufweisen.
Zur Segmentierung des Halbleiterkörpers 2 wird ein oder eine Mehrzahl von Trenngräben 230 in den Halbleiterkörper 2 etwa mittels eines Ätzverfahrens erzeugt. Der jeweilige
Trenngraben 230 kann so ausgebildet sein, dass sich dieser in der vertikalen Richtung von der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterkörpers 2 durch die zweite Halbleiterschicht 22, die aktive Schicht 23 und die erste Halbleiterschicht 21 des Halbleiterkörpers 2 hindurch etwa in die Pufferschicht 24 erstreckt. Insbesondere erfolgt das Ausbilden des
Trenngrabens 230 beziehungsweise der Mehrzahl von Trenngräben 230 vor dem Entfernen des Aufwachssubstrats . Nach dem
Entfernen des Aufwachssubstrats kann die Pufferschicht 24 zusammenhängend ausgebildet sein oder eine Mehrzahl von getrennten Teilpufferschichten aufweisen.
Zur elektrischen Verschaltung der Segmente 210 und 220 weist das Bauelement 100 eine oder eine Mehrzahl von
Verbindungsstrukturen 43 auf. Die Verbindungsstruktur 43 oder die Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 kann so
ausgestaltet sein, dass zwei benachbarte Segmente des
Halbleiterkörpers 2 mittels der Verbindungsstruktur 43 oder der Mehrzahl von Verbindungsstrukturen in Reihe, parallel oder antiparallel zueinander verschaltet werden. Die
Verbindungsstruktur 43 weist zum Beispiel ein Metall, etwa Kupfer, auf. Insbesondere können die Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 ein gleiches Metall
aufweisen. Die Teilbereiche 41 und 42 der Metallschicht 4 und die Verbindungsstruktur 43 beziehungsweise die Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 sind auf derselben Seite des
Halbleiterkörpers 2 angeordnet. In Draufsicht sind sie zweckmäßig überlappungsfrei. Insbesondere können die
Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 oder eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 in einem
gemeinsamen Verfahrensschritt, etwa mittels eines
Beschichtungsverfahrens , zum Beispiel mittels eines
galvanischen Verfahrens, auf dem Halbleiterkörper 2
ausgebildet werden. Die Verbindungsstruktur 43 kann dabei den Trenngraben 230 stellenweise oder vollständig auffüllen. In Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 kann die
Verbindungsstruktur 43 den Trenngraben 230 vollständig bedecken und in der lateralen Richtung über Seitenflächen des Trenngrabens 230 hinausragen. Dabei kann die
Verbindungsstruktur 43 Überlappungen mit beiden benachbarten Segmenten des Halbleiterkörpers 2 aufweisen. Das Bauelement 100 kann eine Mehrzahl von solchen Verbindungsstrukturen 43 aufweisen.
Der Träger 1 weist einen Formkörper 5 auf. Der Formkörper 5 ist insbesondere ein Moldkörper. Das bedeutet, dass der
Formkörper 5 etwa mittels eines Gießverfahrens ausgebildet ist. In der Figur 1A sind die Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 in den lateralen Richtungen jeweils von dem Formkörper 5 vollumfänglich umschlossen.
Durch den Formkörper 5, der insbesondere zusammenhängend ausgebildet ist, werden die Teilbereiche 41 und 42 sowie die Verbindungsstruktur 43 miteinander zusammengehalten. Die Verbindungsstruktur 43 kann somit als Bestandteil des Trägers
1 ausgebildet werden und trägt somit zur mechanischen
Stabilisierung des Bauelements 100 bei. Durch die
Verbindungsstruktur 43 ist eine Halbleiterschicht eines
Segments mit einer Halbleiterschicht eines weiteren Segments elektrisch verbunden. In Figur 1A verbindet die
Verbindungsstruktur 43 die dem ersten Segment 210 zugeordnete Anschlussschicht 82 mit der dem zweiten Segment 220
zugeordneten Durchkontaktierung 81.
Gemäß Figur 1A ist die Verbindungsstruktur 43 so ausgebildet, dass sich diese durch den Formkörper 5 hindurch erstreckt. Die Rückseite 102 des Bauelements 100 kann dabei
bereichsweise durch eine Oberfläche der Verbindungsstruktur 43 gebildet sein. Die Verbindungsstruktur 43 weist einen Teilbereich 83 auf, der den Trenngraben 230 auffüllt und sich so durch die zweite Halbleiterschicht 22, die aktive Schicht 23 sowie die erste Halbleiterschicht 21 des Halbleiterkörpers
2 hindurch in die Pufferschicht 24 erstreckt.
Das Bauelement 100 weist eine Isolierungsstruktur 9 auf. Die Isolierungsstruktur 9 ist etwa zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem Träger 1 angeordnet. Die Isolierungsstruktur 9 kann sich dabei in der vertikalen Richtung bereichsweise in den Halbleiterkörper 2 hinein erstrecken, sodass die
Durchkontaktierungen 81 in lateralen Richtungen von der zweiten Halbleiterschicht 22 und von der aktiven Schicht 23 elektrisch getrennt sind. Durch die Isolierungsstruktur 9 bleiben außerdem die Teilbereiche 41 und 42 sowie die
Verbindungsstruktur 43 frei von einem direkten physischen Kontakt mit den Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers 2. In Figur 1A weist die Isolierungsstruktur 9 eine Mehrzahl von Öffnungen zur Freilegung der Anschlussschichten 82 und der Durchkontaktierungen 81 auf. In der Figur 1A sind laterale Seitenflächen der Anschlussschichten 82 und/oder der
Durchkontaktierungen 81 von der Isolierungsstruktur 9 vollständig bedeckt. Abgesehen davon ist es auch möglich, dass die Seitenflächen der Anschlussschichten 82 und/oder der Durchkontaktierungen 81 von der Isolierungsstruktur 9 lediglich teilweise bedeckt sind, sodass die
Anschlussschichten 82 und/oder der Durchkontaktierungen 81 etwa über deren Seitenflächen unmittelbar mit dem ersten Teilbereich 41 oder dem zweiten Teilbereich 42 oder der
Verbindungsstruktur 43 elektrisch leitend verbunden sind.
Der Träger 1 gemäß Figur 1A weist Seitenflächen 10 auf, die etwa ausschließlich durch Oberflächen des Formkörpers 5 gebildet sind. Das Bauelement 100 weist Seitenflächen 110 auf, die teilweise durch Seitenflächen 10 des Trägers 1 gebildet sind. Abweichend von der Figur 1A kann der
Halbleiterkörper 2 in lateralen Richtungen ebenfalls durch ein Material des Formkörpers 5 bedeckt sein. Zum Beispiel kann der Formkörper 5 so ausgebildet sein, dass dieser sich in der vertikalen Richtung bis zu der Pufferschicht 24 erstreckt, so dass der Halbleiterkörper 2 in lateralen
Richtungen etwa von dem Formkörper 5 umschlossen ist.
Figur 1B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der in der Figur 1A dargestellten
Ausführungsbeispiels. Im Unterschied hierzu kann der Träger 1 so ausgebildet sein, dass zumindest eine Seitenfläche 10 bereichsweise durch eine Oberfläche des zweiten Teilbereichs 42 ausgebildet ist. Der zweite Teilbereich 42 kann somit auch von der Seitenfläche 10 des Trägers 1 elektrisch kontaktiert werden .
Figur 2A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100, das im Wesentlichen dem in der Figur 1A dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied hierzu ist die Verbindungsstruktur 43 so ausgebildet, dass die Rückseite 102 des Trägers beziehungsweise des Bauelements 100 frei von einer Oberfläche der Verbindungsstruktur 43 ist. Mit anderen Worten wird der Formkörper 5 so auf den
Halbleiterkörper 2 aufgebracht, dass der Formkörper 5 in Draufsicht auf den Halbleiterkörper 2 die Verbindungsstruktur 43 vollständig bedeckt. Die dem Halbleiterkörper 2
abgewandten Oberflächen der Teilbereiche und der
Verbindungsstruktur sind somit auf zwei verschiedenen Ebenen entlang der vertikalen Richtung. Des Weiteren wird der
Trenngraben 230 im Unterschied zur Figur 1A so ausgebildet, dass sich der Trenngraben 230 durch den gesamten
Halbleiterkörper 2 hindurch erstreckt. Der Trenngraben 230 kann beispielsweise nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats ausgebildet werden. Dabei kann das Aufwachssubstrat nach dem Ausbilden des Formkörpers 5 von dem Halbleiterkörper 2 entfernt werden. Der Trenngraben 230 und/oder eine Mehrzahl von Trenngräben 230 kann von der Strahlungsdurchtrittsfläche 201 des Bauelements 100 her in den Halbleiterkörper 2 zur
Bildung der voneinander elektrisch getrennten Segmenten 210 und 220 erzeugt werden. Durch die Erzeugung des Trenngrabens 230 kann die Verbindungsstruktur 43 im Bereich des
Trenngrabens 230 teilweise freigelegt sein.
Durch die Ausbildung des Trenngrabens 230 oder der Mehrzahl von Trenngräben 230 kann der Halbleiterkörper 2 in Segmenten unterschiedlicher Formgebung, etwa unterschiedlicher Größen oder Formen unterteilt sein, so dass in Draufsicht auf die Strahlungsdurchtrittsflache 101 eine Identifizierung der Teilbereiche 41 und 42 bezüglich deren Positionen und/oder deren zugeordneten elektrischer Polaritäten gegeben ist. Eine solche Identifikation kann alternativ oder zusätzlich durch eine Formgebung des Trenngrabens 230 gegeben sein.
Insbesondere kann der Trenngraben 230 eine vorgegebene Form aufweisen, durch die eine Identifizierung der Teilbereiche 41 und 42 bezüglich deren Position und/oder elektrischen
Polaritäten in Draufsicht auf die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 erkennbar, insbesondere sichtbar gegeben ist. In der Figur 2A weist der Trenngraben 230 zum Bespiel eine
symmetrische Form auf, dessen Querschnitt entlang der
vertikalen Richtung von der Verbindungsstruktur 43 zur
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 kontinuierlich wächst.
Figur 2B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100, das im Wesentlichen dem in der Figur 2A dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied hierzu weist der Trenngraben 230 eine asymmetrische Form auf. Des Weiteren kann der Trenngraben 230 von einer
Passivierungsschicht 91 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein. Anhand der Asymmetrie des Trenngrabens können etwa die elektrischen Polaritäten der Teilbereiche 41 und 42 auf der Rückseite 102 des Bauelements gekennzeichnet werden. In Figur 2B weist der Graben 230 eine zu der
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 senkrecht verlaufende und eine zu der Strahlungsdurchtrittsfläche 101 schräg
verlaufende Innenwand auf. Aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtungen der Innenwände des Trenngrabens 230 und des dadurch entstehenden asymmetrischen Querschnitts des
Trenngrabens 230 kann zum Beispiel durch Festlegung von außen erkannt werden, dass sich etwa die p-Polarität des Bauelements 100 auf Seiten der senkrechten Seitenwand und sich etwa die n-Polarität des Bauelements 100 auf Seiten der schrägen Innenwand des Trenngrabens 230 auf der Rückseite 102 des Bauelements befindet. Im Unterschied zur Figur 2A sind die Kontaktschichten 410 und 420 derart ausgebildet, dass diese in sowohl die Verbindungsstruktur 43 als auch den ersten Teilbereich 41 oder den zweiten Teilbereich 42
bedeckt. Die Kontaktschichten 410 und 420 können zusammen einen Großteil der Rückseite 102 des Bauelements 100, etwa mehr als 50 %, zum Beispiel mindestens 70 % oder mindestens 80 % der Rückseite 102 bedecken.
In den Figuren 1A bis 2B sind das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 insbesondere elektrisch in Reihe
geschaltet. Dabei ist die zweite Halbleiterschicht 22 des ersten Segments 210 über die Verbindungsstruktur 43 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des zweiten Segments 220
elektrisch verbunden. Sind sowohl die aktive Schicht 23 des ersten Segments 210 als auch die aktive Schicht 23 des zweiten Segments 220 zur Erzeugung von elektromagnetischen Strahlung vorgesehen, können das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 aufgrund der Reihenschaltung bei einer vergleichsweise höheren Betriebsspannung Licht erzeugen. Mit anderen Worten kann das Bauelement 100 bei einer
Reihenschaltung der Segmente des Halbleiterkörpers 2 bei einer vergleichsweise höheren elektrischen Spannung betrieben werden. Abweichend von den Figuren 1A bis 2B kann das
Bauelement 100 eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Segmenten aufweisen, so dass mehr als zwei Segmente, etwa mindestens drei oder mindestens 5 oder mindestens 10, mit einander elektrisch in Reihe verschaltet werden können, wodurch das Bauelement etwa als Hochvolt-LED ausgestaltet ist. Ein solches Bauelement kann etwa bei einer Betriebsspannung von mindestens 3 V, 5 V, 12 V, 24 V, 50 V bis etwa 250 V oder 350 V betrieben werden. Die Segmente 210 und 220 können dabei in Draufsicht gleiche oder
unterschiedliche Flächen aufweisen.
Figur 3A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2A dargestellten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu sind die Segmente 210 und 220 des Halbleiterkörpers 2 über die
Verbindungsstruktur 43 beziehungsweise über die Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43 so zueinander elektrisch leitend verbunden, so dass die Segmente 210 und 220 zueinander antiparallel verschaltet sind. Insbesondere sind das erste Segment 210 und das zweite Segment 220 jeweils als eine Diode ausgebildet .
Zur antiparallelen Verschaltung der Segmente 210 und 220 wird die zweite Halbleiterschicht 22 des ersten Segments 210 etwa über die dem ersten Segment 210 zugehörige Anschlussschicht 82, die Verbindungsstruktur 43 und die dem zweiten Segment 220 zugehörige Durchkontaktierung 81 mit der ersten
Halbleiterschicht 21 des zweiten Segments 220 elektrisch verbunden. Die erste Halbleiterschicht 21 des ersten Segments 210 kann etwa über die dem ersten Segment 210 zugehörige
Durchkontaktierung 81, den ersten Teilbereich 41, den zweiten Teilbereich 42 und die dem zweiten Segment 220 zugehörige Anschlussschicht 82 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des zweiten Segments 220 elektrisch leitend verbunden sein. Gemäß dieser Ausgestaltungsvariante sind der erste Teilbereich 41 und der zweite Teilbereich 42 einer gleichen elektrischen Polarität des Bauelements 100 zugeordnet. Diese Teilbereiche 41 und 42 kann über eine weitere Verbindungsstruktur 43 oder über eine Leiterbahn (hier in der Figur 3A nicht dargestellt) oder über die zweite Kontaktschicht 420 elektrisch leitend verbunden werden. Insbesondere sind die ersten
Halbleiterschichten 21 der Segmente 210 und 220 n-leitend und die zweiten Halbleiterschichten 22 der Segmente 210 und 220 p-leitend ausgebildet, oder umgekehrt.
Abweichend von der Figur 3A ist es auch möglich, dass das Bauelement 100 zur antiparallelen Verschaltung der Segmente 210 und 220 zwei Verbindungsstrukturen 43 aufweist, wobei eine erste Verbindungsstruktur 43 - wie etwa in der Figur 3A dargestellt - die zweite Halbleiterschicht 22 des ersten Segments 210 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des zweiten Segments 220 elektrisch leitend verbindet und eine weitere Verbindungsstruktur 23 (hier nicht dargestellt) die erste
Halbleiterschicht 21 des ersten Segments 210 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des zweiten Segments 220 elektrisch leitend verbindet. Dem ersten Segment 210 und dem zweiten Segment 220 können jeweils zwei Anschlussschichten 82 und mindestens zwei Durchkontaktierungen 81 zugeordnet sein. Die in der Figur 3A dargestellten Teilbereiche 41 und 42 können weiterhin zur elektrischen Kontaktierung des gesamten
Halbleiterkörpers 2 eingerichtet und so verschiedenen
elektrischen Polaritäten zugeordnet sein. Abweichend von der Figur 3A können die zwei hier genannten Verbindungsstrukturen 43 so wie in den Figuren 2A und 2B ausgebildet sein, dass die Rückseite 102 des Trägers 1 beziehungsweise des Bauelements 100 frei von Oberflächen der Verbindungsstrukturen sind. Figur 3B zeigt einen schematischen Schaltplan des Bauelements 100, bei dem zwei Segmente 210 und 220 antiparallel
verschaltet sind. Das erste Segment 210 und das zweite
Segment 220 sind jeweils als Dioden ausgebildet und etwa über Verbindungsstrukturen 43, auch in Form vonLeiterbahnen 43 zueinander antiparallel verschaltet. Über die erste
Kontaktschicht 410 sowie die zweite Kontaktschicht 420, welche etwa auf der Rückseite 102 des Bauelements angeordnet und mit dem ersten Teilbereich 41 oder mit dem zweiten
Teilbereich 42 oder mit der Verbindungsstruktur 43 elektrisch leitend verbunden sind, kann das Bauelement 100 mit einer externen Spannungsquelle elektrisch kontaktiert werden. Das in der Figur 3C dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 3B dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist das Bauelement 100 eine Mehrzahl von in Reihe
geschalteten ersten Segmenten 210 und eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten zweiten Segmenten 220 auf. Die Mehrzahl von ersten Segmenten 210 ist weiterhin mit der Mehrzahl von zweiten Segmenten 220 antiparallel verschaltet. Durch die antiparallele Verschaltung unterschiedlicher Segmente 210 und 220 des Halbleiterkörpers 2 kann ein Segment oder eine
Mehrzahl von Segmenten im Betrieb des Bauelements 100 elektromagnetische Strahlungen emittieren, während ein weiteres Segment oder eine Mehrzahl von weiteren Segmenten etwa als ESD-Schutzdiode oder als Schutzdioden-Struktur aus einer Mehrzahl von in Reihen verschalteten ESD-Schutzdioden für das Bauelement 100 wirkt. Die Anzahl der für die
Lichterzeugung vorgesehenen Segmente ist bevorzugt größer als die Anzahl der für die Ausbildung der ESD-Schutzdioden vorgesehenen Segmente. Durch die Mehrzahl von in Reihen verschalteten und als Schutzdioden wirkenden Segmenten kann erzielt werden, dass das Bauelement 100 auch bei einer besonders hohen Betriebsspannung vor möglichen
elektrostatischen Entladungen ausreichend geschützt ist. Figuren 4A bis 4G zeigen verschiedene Ausgestaltungsvarianten eines Bauelements 100 in Draufsicht auf die Rückseite 102.
Figur 4A zeigt ein Bauelement 100 mit zwei Segmenten 210 und 220, die über eine Verbindungsstruktur 43 seriell verschaltet sind. Das Bauelement 100 weist auf der Rückseite 102 die erste Kontaktschicht 410 und die zweite Kontaktschicht 420 auf, die etwa den ersten Teilbereich 41 und den zweiten
Teilbereich 42 vollständig bedecken. Der Formkörper 5 bedeckt dabei die Verbindungsstruktur 43 und den Trenngraben 230 vollständig. Ohne die Verbindungsstruktur 43 ist das erste Segment 210 etwa durch die Isolierungsstruktur 9, die den Trenngraben 230 zumindest bereichsweise oder vollständig bedeckt, von dem zweiten Segment 220 elektrisch getrennt. Das Bauelement 100 gemäß Figur 4A ist etwa als Dual-Junction-LED ausgebildet .
Das in der Figur 4B dargestellte Bauelement weist eine
Mehrzahl von Segmenten, in diesem Fall vier Segmente, auf, die etwa über eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen 43, in diesem Fall drei Verbindungsstrukturen 43, in Reihe
verschaltet sind. Die zwischen benachbarten Segmenten
angeordneten Trenngräben 230 sind so ausgebildet, dass sie in der lateralen Richtung parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Teilbereiche 41 und 42 sind für die elektrische
Kontaktierung, insbesondere für die externe elektrische
Kontaktierung, des Bauelements 100 vorgesehen. Die
Teilbereiche 41 und/oder 42 können dabei jeweils derart ausgebildet sein, dass sie Überlappungen mit zwei oder mehreren Segmenten aufweisen. In der Figur 4B weisen die
Teilbereiche 41 und 42 in Draufsicht jeweils Überlappungen mit zwei benachbarten Segmenten 210 und 220 auf. Dabei können die Teilbereiche 41 und 42 jeweils zumindest einen Trenngraben 230 lateral überbrücken.
Der erste Teilbereich 41 kann über eine Durchkontaktierung 81 (wie etwa in Figur 1A dargestellt) mit der ersten
Halbleiterschicht 21 des Bauelements 100 elektrisch leitend verbunden sein. Der erste Teilbereich 41 kann dabei von dem benachbarten Segment 220 elektrisch isoliert sein. Die elektrische Verbindung zwischen den zueinander benachbarten Segmenten 210 und 220 erfolgt weiterhin bevorzugt durch die Verbindungsstruktur 43, wie sie etwa in der Figur 4B
dargestellt ist, wobei die Verbindungsstruktur 43 einen zwischen den benachbarten Segmenten 210 und 220 angeordneten Trenngraben überbrückt. Der zweite Teilbereich 42 kann analog zum ersten Teilbereich 41 ausgestaltet sein, jedoch mit dem Unterschied, dass der zweite Teilbereich 42 etwa über eine Anschlusschicht 82 (wie etwa in Figur 1A dargestellt) mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des Bauelements elektrisch leitend verbunden sein kann. In Draufsicht können die
Teilbereiche 41 und 42 von den Kontaktschichten 410 und 420 vollständig bedeckt sein.
Das in der Figur 4C dargestellte Bauelement weist vier
Segmente 210 und 220 auf, die durch drei
Verbindungsstrukturen 43 zueinander in Reihe verschaltet sind. Die vier Segmente sind durch zwei sich durchkreuzende Trenngräben 230 voneinander räumlich und somit elektrisch getrennt. Das Bauelement 100 gemäß Figur 4B oder 4C ist etwa als Multi-Junction-LED ausgebildet.
Figur 4D zeigt ein Bauelement 100 mit einem Halbleiterkörper 2 aufweisend ein erstes Segment 210 und ein zweites Segment 220, wobei die Segmente 210 und 220 über Verbindungsstrukturen 43 zueinander antiparallel verschaltet sind. Es ist möglich, dass die Verbindungsstrukturen 43 etwa als Leiterbahnen ausgebildet sind. In der Figur 4D weist der Halbleiterkörper 2 einen U-förmigen Trenngraben 230 auf, der randseitig angeordnet ist und dabei das erste Segment 210 in lateralen Richtungen umgibt. Der Trenngraben 230 kann auch andere, etwa geschlossene Formen aufweisen. Ein schematischer Schaltplan dieses Bauelements ist zum Beispiel in der Figur 3B dargestellt. Das erste Segment 210 ist insbesondere als ESD-Schutzdiode ausgebildet. Dieses Segment 210 wird etwa in Sperrrichtung elektrisch angeschlossen. Das zweite Segment 220 wird im Betrieb des Bauelements 100 in Durchlassrichtung elektrisch angeschlossen und kann zur Erzeugung von
elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet sein. Das zweite Segment 220 kann eine Fläche aufweisen, die größer ist als eine Fläche des ersten Segments. Zum Beispiel ist die Fläche des zweiten Segments 220 mindestens fünfmal, etwa mindestens zehnmal oder mindestens zwanzigmal so groß ist wie die Fläche des als ESD-Schutzdiode eingerichteten ersten Segments 210.
Das in der Figur 4E dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4D dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu wird schematisch dargestellt, dass die Verbindungsstruktur 43 an den ersten Teilbereich 41 oder an den zweiten Teilbereich 42 angrenzen oder als Teil eines der Teilbereiche 41 oder 42 ausgebildet sein kann. Ist die Verbindungsstruktur 43 als Teil des ersten Teilbereichs 41 oder des zweiten Teilbereichs 42 ausgebildet, kann der erste Teilbereich 41 oder der zweite Teilbereich 42 einen zwischen den Segmenten 210 und 220 angeordneten Trenngraben überbrücken. In der Figur 4E weisen die Teilbereiche 41 und 42 mit den Verbindungsstrukturen 43 in Draufsicht Überlappungen sowohl mit dem ersten Segment 210 als auch mit dem zweiten Segment 220 auf. Der erste Teilbereich 41 ist zum Beispiel über die Durchkontaktierung 81 mit der ersten Halbleiterschicht 21 des zweiten Segments 220 und über die ihm zugehörigen
Verbindungsstruktur 43 und die Anschlusschicht 82 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des ersten Segments 210
elektrisch verbunden. Der zweite Teilbereich 42 ist zum
Beispiel über eine weitere Anschlussschicht 82 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des zweiten Segments 220 und über die ihm zugehörigen Verbindungsstruktur 43 und eine weitere Durchkontaktierung 81 mit der ersten
Halbleiterschicht 21 des ersten Segments 210 elektrisch verbunden. Über die Teilbereiche 41 und 42 kann das
Bauelement extern elektrisch kontaktiert werden. Im
Unterschied zu Figur 4B sind die Teilbereiche 41 und 42 sowohl für die externe Kontaktierung des Bauelements 100 als auch für die elektrische Verbindung zweier benachbarter
Segmente 210 und 220 eingerichtet. Ein schematischer
Schaltplan dieses Bauelements ist zum Beispiel in der Figur 3B dargestellt.
Das in der Figur 4F dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauelement entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4D dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist das Bauelement zwei Segmente 210 und 220 auf, die über die Verbindungsstruktur 43 zueinander in Reihe verschaltet und im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von
elektromagnetischen Strahlungen vorgesehen sind. Diese zwei Segmente sind weiterhin zu einem weiteren Segment
antiparallel verschaltet, wobei das weitere Segment im
Betrieb des Bauelements 100 als ESD-Schutzdiode dient. Das in der Figur 4G dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4C dargestellten Ausführungsbeispiel mit vier in Reihe verschalteten
Segmenten, wobei die vier Segmente des Bauelements zu einem weiteren Segment, das als ESD-Schutzdiode für das Bauelement wirkt, antiparallel verschaltet sind. Das Bauelement 100 gemäß den Figuren 4D bis 4G ist insbesondere als LED-Bauteil mit integrierter Schutzdiode ausgebildet. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2015 111 558.1, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
100 Bauelement
101 Strahlungsdurchtrittsflache
102 Rückseite des Bauelements
1 Träger
2 Halbleiterkörper
21 erste Halbleiterschicht
22 zweite Halbleiterschicht
23 aktive Schicht
24 Pufferschicht
201 erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers 202 zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers
210 erstes Segment des Halbleiterkörpers
220 zweites Segment des Halbleiterkörpers
230 Trenngraben 4 Metallschicht
41 erster Teilbereich der Metallschicht
42 zweiter Teilbereich der Metallschicht
43 Verbindungsstruktur
410 erste Kontaktschicht
420 zweite Kontaktschicht
5 Formkörper
8 Verdrahtungsstruktur
81 Durchkontaktierung
82 Anschlussschicht
9 Isolierungsstruktur
91 PassivierungsSchicht

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2), bei dem
- der Halbleiterkörper zumindest ein erstes Segment (210) und ein zweites Segment (220) aufweist, wobei die Segmente gleichartig aufgebaut sind und jeweils eine dem Träger abgewandte erste Halbleiterschicht (21), eine dem Träger zugewandte zweite Halbleiterschicht (22) und eine in vertikaler Richtung zwischen der ersten und zweiten
Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht (23)
aufweisen,
- der Träger einen Formkörper (5) aus einem elektrisch
isolierenden Kunststoff und eine Metallschicht (4)
aufweist, wobei die Metallschicht einen ersten Teilbereich (41) und einen zweiten Teilbereich (42) umfasst und sich mindestens einer der Teilbereiche (41, 42) in der
vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers erstreckt, und
- das erste und zweite Segment in lateraler Richtung
voneinander räumlich beabstandet und über eine
Verbindungsstruktur (43) miteinander elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Verbindungsstruktur, der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich an den Formkörper angrenzen und auf derselben Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind.
2. Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem die Verbindungsstruktur (43) , der erste Teilbereich (41) und der zweite Teilbereich (42) in Draufsicht
überlappungsfrei sind.
3. Bauelement nach Anspruch 1,
bei dem die Verbindungsstruktur (43) an einen der
Teilbereiche (41, 42) angrenzt oder als Teil eines der
Teilbereiche (41, 42) ausgebildet ist.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Formkörper (5) ein zusammenhängender und
unmittelbar am Halbleiterkörper (2) ausgebildeter Moldkörper ist, der die Teilbereiche (41, 42) der Metallschicht (4) und die Verbindungsstruktur (43) zusammenhält, wobei die
Verbindungsstruktur (43), der erste Teilbereich (41) und der zweite Teilbereich (42) durch den Formkörper (5) miteinander zusammengehalten sind, sodass die Verbindungsstruktur (43) als Bestandteil des Trägers (1) ausgebildet ist und somit zur mechanischen Stabilisierung des Bauelements (100) beiträgt.
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Formkörper (5) und die Verbindungsstruktur (43) so ausgebildet sind, dass der Formkörper eine dem
Halbleiterkörper (2) abgewandte Rückseite (101) aufweist, die frei von einer Oberfläche der Verbindungsstruktur (43) ist.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (23) des ersten Segments (210) und die aktive Schicht (23) des zweiten Segments (220) als pn-
Übergangszonen ausgebildet sind, wobei das erste Segment und das zweite Segment über die Verbindungsstruktur (43)
miteinander in Reihe elektrisch verschaltet sind.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem das erste Segment (210) und das zweite Segment (220) des Halbleiterkörpers (2) zueinander antiparallel verschaltet sind, sodass eines von diesen Segmenten im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist und das andere Segment als ESD-Schutzdiode dient .
8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (2) mindestens drei Segmente (210, 220) aufweist, wobei mindestens zwei Segmente (210, 220) zueinander elektrisch in Reihe verschaltet sind und mindestens eines der Segmente (210, 220) als ESD-Schutzdiode ausgebildet ist und zu den mindestens zwei Segmenten
antiparallel verschaltet ist.
9. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (2) eine Mehrzahl von ersten zueinander in Reihe verschalteten Segmenten (210) und eine Mehrzahl von zweiten zueinander in Reihe verschalteten
Segmenten (220) aufweist, wobei die Mehrzahl von ersten
Segmenten zu der Mehrzahl von zweiten Segmenten antiparallel verschaltet ist.
10. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Hochvolt-LED mit einer Betriebsspannung von
mindestens 3 Volt ausgebildet ist, wobei der Halbleiterkörper (2) eine Mehrzahl von in Reihe verschalteten, im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten Segmenten (210, 220) aufweist.
11. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das als Hochvolt-LED mit einer Betriebsspannung zwischen einschließlich 24 Volt und 350 Volt ausgebildet ist, wobei der Halbleiterkörper (2) eine Mehrzahl von in Reihe
verschalteten, im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichteten ersten Segmenten (210) und eine Mehrzahl von in Reihe verschalteten, insgesamt als ESD-Schutzdiode wirkenden zweiten Segmenten (220) aufweist, wobei die ersten Segmente (210) und die zweiten Segmente (220) zueinander antiparallel verschaltet sind.
12. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Segmente (210, 220) so ausgebildet sind, dass in Draufsicht auf eine dem Träger (1) abgewandte Hauptfläche (201) des Halbleiterkörpers (2) eine Identifizierung der Teilbereiche (41, 42) bezüglich deren Positionen und/oder deren zugeordneter elektrischer Polaritäten durch eine vorgegebene Formgebung der Segmente (210, 220) oder durch eine vorgegebene Formgebung eines zwischen den Segmenten ausgebildeten Trenngrabens (230) gegeben ist.
13. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
bei dem zumindest ein Trenngraben (230) in der lateralen Richtung zwischen den Segmenten (210, 220) und in der
vertikalen Richtung durch den Halbleiterkörper (2) hindurch ausgebildet ist, wobei der Trenngraben in Draufsicht auf eine dem Träger (1) abgewandte Hauptfläche (201) des
Halbleiterkörpers eine asymmetrische Form aufweist, sodass eine Identifizierung der Teilbereiche (41, 42) bezüglich deren Positionen und/oder zugeordneter elektrischer
Polaritäten anhand der Asymmetrie sichtbar gegeben ist.
14. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
bei dem der Halbleiterkörper (2) auf seiner dem Träger abgewandten Seite eine Pufferschicht (24) mit verschwindender elektrischer Querleifähigkeit aufweist, wobei die Segmente (210, 220) des Halbleiterkörpers über die Pufferschicht miteinander mechanisch verbunden sind.
15. Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
bei dem der Träger (1) nicht separat von dem Halbleiterkörper (2) hergestellt sondern an dem Halbleiterkörper (2)
ausgebildet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
bei dem der Halbleiterkörper (2) zunächst zusammenhängend auf einem Aufwachssubstrat ausgebildet wird und vor dem Ausbilden des Formkörpers (5) in eine Mehrzahl von Segmenten (210, 220) zertrennt wird, wobei zumindest ein Trenngraben (230) von einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Hauptfläche (202) des Halbleiterkörpers her in den Halbleiterkörper zur Trennung der Segmente ausgebildet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem
- der Halbleiterkörper (2) zunächst zusammenhängend auf einem Aufwachssubstrat ausgebildet wird,
- der Formkörper (5) vor dem Entfernen des Aufwachssubstrats auf dem Halbleiterkörper ausgebildet wird, und
- der Halbleiterkörper nach dem Entfernen des
Aufwachssubstrats in eine Mehrzahl von Segmenten (210, 220) zertrennt wird, wobei zumindest ein Trenngraben (230) von einer dem Aufwachssubstrat zugewandten Hauptfläche (202) des Halbleiterkörpers her in den Halbleiterkörper zur
Trennung der Segmente ausgebildet wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
bei dem der Formkörper (5) durch ein Gießverfahren auf den Halbleiterkörper (2) aufgebracht wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem die Verbindungsstruktur (43) und/oder die Metallschicht (4) mit dem ersten und zweiten Teilbereich (41, 42) mittels eines galvanischen Beschichtungsverfahrens auf den Halbleiterkörper (2) aufgebracht wird.
20. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
bei dem der Halbleiterkörper (2) einen zwischen den Segmenten (210, 220) angeordneten Trenngraben (230) aufweist, wobei die Verbindungsstruktur (43) den Trenngraben (230) lateral überbrückt und dabei den Trenngraben (230) zumindest
stellenweise auffüllt.
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