(12) NACH DEM VERTRAG UBER DIE INTERNATIONALE ZUSAMMENARBEIT AUF DEM GEBIET DES
`PATENTWESENS(PCT) VEROFFENTLICHTE INTERNATIONALE ANMELDUNG
`
`(19) Weltorganisation fiir geistiges Eigentum
`Internationales Biiro
`
`(43) Internationales Veréffentlichungsdatum
`1. September 2005 (01.09.2005)
`
` (10) Internationale Veréffentlichungsnummer
`
`WO 2005/081319 Al
`
`
`
`(51) Internationale Patentklassifikation’:
`27/14, 31/0224, 33/00
`
`HOIL27/15,
`
`GMBH [DE/DT]; Wernerwerkstrasse 2, 93049 Regens-
`burg (DE).
`
`(21) Internationales Aktenzeichen:
`
`PCT/DE2005/00028 1
`
`(22) Internationales Anmeldedatum:
`18. Februar 2005 (18.02.2005)
`
`(25) Einreichungssprache:
`
`(26) Verdéffentlichungssprache:
`
`(30) Angaben zur Prioritat:
`10 2004 008 853.5
`
`Deutsch
`
`Deutsch
`
`20. Februar 2004 (20.02.2004)
`
`DE
`
`(71) Anmelder (fiir alle Bestimmungsstaaten mit Ausnahme
`von US): OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS
`
`(72) Erfinder; und
`fiir US): WIRTH, Ralf
`(nur
`(75) Erfinder/Anmelder
`[DE/DE]; Herzog-Ludwig-Strasse
`12,
`93186 Petten-
`dorf-Adlersberg (DE). BRUNNER, Herbert
`[DE/DE];
`Tirikastrasse 1, 93161 Sinzing (DE). ILLEK, Stefan
`[AT/DE]; Bayerwaldstrasse 45, 93033 Donaustauf (DE).
`:
`EISSLER, Dieter [DE/DE]; Fischerbergstr.
`11, 93152
`Nittendorf (DE).
`(74) Anwalt: EPPING HERMANN FISCHER PATEN-
`TANWALTSGESELLSCHAFT MBH;Ridlerstrasse 55,
`80339 Miinchen (DE).
`
`(81) Bestimmungsstaaten (soweit nicht anders angegeben, fiir
`Jjede verfiigbare nationale Schutzrechtsart): AE, AG, AL,
`AM,AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH,
`
`[Fortsetzung auf der ndchsten Seite]
`
`(54) Title: OPTOELECTRONIC COMPONENT, DEVICE COMPRISING A PLURALITY OF OPTOELECTRONIC COMPO-
`NENTS, AND METHOD FOR THE PRODUCTION OT AN OPTOELECTRONIC COMPONENT
`
`(54) Bezeichnung: OPTOLTEKTRONISCHES BAUELEMENT, VORRICHTUNGMIT EINER MEARZAHTL OPTORLEKTRO-
`NISCHER BAUELEMENTE UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNGEINES OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS
`
`16
`
`19
`
`17
`
`{
`
`
`
`05/081319AdIMTTANINIIUAUNTUATAAVAMIGUHTA
`
`(57) Abstract: Disclosed is an optoelectronic component (1) comprising a functional semiconductor area (2) with an aclive zone
`(400) and a lateral principal direction of extension. The functional semiconductor area is provided with at least one breakthrough
`(9, 27, 29) throughthe active zone while a connecting conductor material (8) whichis electrically isolated (10) from the active zone
`ae 2 least in one subarea of the breakthroughis arranged in the region of the breakthrough. Also disclosed are a method for producing
`° such an optoelectronic component and a device comprising a plurality of optoelectronic components. Said component and device
`
`can be produced entirely as a wafer combination.
`
`| Fortsetzung auf der néchsten Seite]
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`WO 2005/081319 Ad
`
`_[IMMITMINUATINNIIA TAMIAINTACTMMA
`
`PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR), OAPI (BF, BJ, CF, CG,Cl,
`CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG).
`
`CN, CO, CR, CU, CZ, DK, DM, DZ, EC, BE, EG, BS,FI,
`GB, GD, GE,GII, GM,IIR, ITU, ID, IL, IN, IS, JP, KE,
`KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD,
`MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NI, NO, NZ,OM, PG, Yeraftentlicht:
`PH,PL, PT, RO, RU,SC, SD, SE, SG, SK, SL, SY,TJ,TM,=— mit internationalem Recherchenbericht
`IN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA,ZM, yor Ablauf der fiir Anderungen der Anspriiche geltenden
`ZW.
`Frist; Veréffentlichung wird wiederholt, falls Anderungen
`(84) Bestimmungsstaaten (soweit nicht anders angegeben,fiir
`eintreffen
`jede verfiigbure regionale Schutzrechisart): ARIPO (BW,
`Zur Erkldrung der Zweibuchstaben-Codes und der anderen Ab-
`GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG,
`ZM, ZW), eurasisches (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU,—kiirzungen wird auf die Erkldrungen ("Guidance Notes on Co-
`TJ, TM), europdisches (AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE,DK,
`des and Abbreviations") am Anfang jeder regularen Ausgabe der
`LL, US, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, MC, NL,
`PCT-Gazette verwiesen.
`
`(57) Zusammenfassung: Es wird ein optoelektronisches Bauelement (1), umfassend einen Halbleiterfunktionsbereich (2) mit einer
`aktiven Zone (400) und ciner lateralen Haupterstreckungsrichtung angegeben, wobci der Halbleiterfunktionsbercich zumindest cinen
`Durchbruch (9,27,29) durch die aktive Zone umfasst, im Bereich des Durchbruchs ein Verbindungsleitermaterial (8) angeordnetist,
`das von der aktiven Zone zumindest in einem Teilbereich des Durchbruchselektrisch isoliert (10) ist. Ferner werden ein Verfahren
`zur Herstellung eines derartigen optoelektronischen Bauelements und eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl optoelektronischer Bau-
`elemente angegeben. Das Bauelementund die Vorrichtung kénnen komplett im Waferverbund hergestellt werden.
`
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`PCT/DE2005/000281
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`Beschreibung
`
`Optoelektronisches Bauelement, Vorrichtung mit einer Mehrzahl
`optoelektronischer Bauelemente und Verfahren zur Herstellung
`eines optoelektronischen Bauelements
`
`Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement
`gema& dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung
`gemag dem Oberbegriff des Patentanspruchs 16 und ein
`Verfahren gema& dem Oberbegriff des Patentanspruchs 21.
`
`Bei der Herstellung herkémmlicher optoelektronischer
`Bauelemente dieser Art sind in der Regel
`
`Einzelbearbeitungsschritte ndtig, wie beispielsweise das
`Anordnen des Halbleiterfunktionsbereichs oder eines den
`
`Halbleiterfunktionsbereich umfassenden Halbleiterchips in
`
`einem Gehduse, das Kontaktieren des Halbleiterchips mit
`externen Anschlissen tber Bonddrahte oder das Umspritzen des
`
`Halbleiterchips mit einer schtttzenden Umhtllung.
`Einzelbearbeitungsschritte sind in der Regel verglichen mit
`Bearbeitungsschritten, die gleichzeitig an einer Vielzahl von
`Elementen durchgeftihrt werden koénnen, kostenintensiv.
`
`Die Halbleiterfunktionsbereiche kénnen beispielsweise im
`
`Waferverbund, der eine auf einer Tragerschicht angeordnete
`
`Halbleiterschichtenfolge umfasst, aus der
`Halbleiterschichtenfolge ausgebildet werden. Danach wird der
`Waferverbund gewéhnlich in Halbleiterchips vereinzelt, die in
`Einzelbearbeitungsschritten flr optoelektronischen
`Bauelementen weiterverarbeitet werden kdonnen.
`
`Weiterhin wird bei herkémmlichen Bauelementen die Ausbildung
`
`sehr flacher Strukturen oftmals durch die Kontaktierung des
`
`Halbleiterfunktionsbereichs mittels eines Bonddrahts
`
`erschwert. Der Bogen des Bonddrahts ist oftmals relativ hoch
`und kann die Hdéhe eines optoelektronischen Bauelements
`
`wesentlich mitbestimmen. Auch ein getrennt vom
`
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`Halbleiterfunktionsbereich ausgebildetes Gehause, dessen
`raumliche Ausmafée oftmals wesentlich gréfer als die des
`Halbleiterfunktionsbereichs sind, kann die Ausbildung kleiner
`
`optoelektronischer Bauelemente erschweren.
`
`Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein optoelektronisches
`Bauelement und eine Vorrichtung mit einer Mehrzahl
`optoelektronischer Bauelemente, die vereinfacht und
`kostenginstig herstellbar sind, sowie ein vereinfachtes
`Herstellungsverfahren fiir optoelektronische Bauelemente
`
`anzugeben.
`
`Diese Aufgabe wird erfindungsgemaf durch ein
`optoelektronisches Bauelement mit den Merkmalen des
`Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
`Patentanspruchs 16, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines
`optoelektronischen Bauelements mit den Merkmalen des
`Patentanspruchs 21 gelést. Vorteilhafte Weiterbildungen der
`Erfindung sind Gegenstand der abhangigen Anspriche.
`
`Ein erfindungsgema&es optoelektronisches Bauelement umfasst
`gemafg& einer ersten Ausflhrungsform einen
`Halbleiterfunktionsbereich mit einer aktiven Zone und einer
`
`lateralen Haupterstreckungsrichtung, wobei der
`Halbleiterfunktionsbereich zumindest einen Durchbruch durch
`
`die aktive Zone aufweist und im Bereich des Durchbruchs ein
`Verbindungsleitermaterial angeordnet ist, das von der aktiven
`Zone zumindest
`in einem Teilbereich des Durchbruchs
`
`elektrisch isoliert ist.
`
`Nach einer weiteren Ausfthrungsform der Erfindung umfasst das
`optoelektronische Bauelement einen Halbleiterfunktionsbereich
`mit einer aktiven Zone und einer lateralen
`
`Haupterstreckungsrichtung, wobei der
`Halbleiterfunktionsbereich eine laterale, die aktive Zone
`begrenzende Seitenflache aufweist und der Seitenflache in
`lateraler Richtung nachgeordnet ein Verbindungsleitermaterial
`
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`in einem
`angeordnet ist, das von der aktiven Zone zumindest
`Teilbereich der Seitenflache elektrisch isoliert ist. Die
`Seitenflache kann gegebenenfalls den
`|
`Halbleiterfunktionsbereich lateral begrenzen. Die
`Seitenflache kann den Halbleiterfunktionsbereich insbesondere
`teilweise in lateraler Richtung begrenzen. Weiterhin kann die
`Seitenflache eben, das heift im wesentlichen frei von einer
`Ein- oder Ausbuchtung,
`insbesondere einer Vertiefung in
`lateraler Richtung, ausgefuhrt sein.
`
`Vorzugsweise ist dem Halbleiterfunktionsbereich eine Schicht
`aus einer Formmasse nachgeordnet, die freitragend bzw.
`mechanisch tragfahig ausgebildet sein kann. Diese
`Formmassenschicht kann weitergehend in Form einer Umhtllung,
`eines Verkapselungselements oder einer Stabilisationsschicht
`ausgebildet sein, wie im folgenden noch genauer erlautert
`wird.
`
`Ein erfindungsgemafes Bauelement kann mit Vorteil
`weitestgehend oder vollstandig im Waferverbund hergestellit
`werden. Die Anzahl vergleichsweise kostenintensiver und/oder
`aufwendiger Einzelbearbeitungsschritte kann bei einem
`erfindungsgemafen optoelektronischen Bauelement mit Vorteil
`reduziert werden. Mit besonderem Vorteil kénnen
`
`Einzelbearbeitungsschritte vermieden werden.
`
`Als Waferverbund wird im Rahmen der Erfindung eine wahrend
`der Herstellung des optoelektronischen Bauelements auf einer
`Tragerschicht angeordnete Halbleiterschichtenfolge angesehen,
`die flr die Ausbildung einer Mehrzahl von
`Halbleiterfunktionsbereichen vorgesehen ist. Die
`
`Halbleiterfunktionsbereiche werden wahrend der Herstellung
`
`des Bauelements zumindest teilweise im Verbund auf der
`
`Tragerschicht aus Bereichen der Halbleiterschichtenfolge
`gebildet. Die Tragerschicht kann durch ein Aufwachssubstrat,
`auf dem die Halbleiterschichtenfolge, beispielsweise
`
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`epitaktisch hergestellt wurde, gebildet werden oder ein
`solches umfassen.
`
`Es sei angemerkt, dass als Durchbruch im Rahmen der Erfindung
`auch ein wahrend der Herstellung des optoelektronischen
`Bauelements im Waferverbund in der Halbleiterschichtenfolge
`erzeugter Durchbruch durch die aktive Zone angesehen werden
`kann.
`
`Insbesondere eine Kontaktstruktur, die der elektrischen
`
`Kontaktierung des fertigen optoelektronischen Bauelements
`dient, kann zumindest teilweise, vorzugsweise vollstandig,
`bereits im Waferverbund hergestellt werden. Die Kontaktierung
`des optcelektronischen Bauelements erfolgt mit Vorz2ug
`zumindest teilweise uber das elektrisch leitende
`Verbindungsleitermaterial, das bereits im Waferverbund im
`Bereich des Durchbruchs durch die aktive Zone oder im Bereich
`der die aktive Zone begrenzenden Seitenflache angeordnet
`werden kann. Das Verbindungsleitermaterial enthalt
`beispielsweise ein Metall, wie Au, Al, Ag, Ti, Pt, Sn oder
`eine Legierung mit mindestens einem dieser Materialien.
`
`In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das
`Verbindungsleitermaterial
`in lateraler Richtung,
`insbesondere
`im Bereich der aktiven Zone, vom Halbleiterfunktionsbereich
`
`beabstandet, wodurch die Gefahr einés Kurzschlusses im
`Betrieb des Bauelements verringert wird. Das
`insbesondere
`Verbindungsleitermaterial kann hierzu in einem,
`lateralen, Randbereich des Halbleiterfunktionsbereichs
`angeordnet und/oder von der Seitenflache beabstandet sein.
`
`In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
`weist der Halbleiterfunktionsbereich zumindest eine
`Vertiefung in lateraler Richtung auf, die besonders bevorzugt
`den Durchbruch durch die aktive Zone zumindest teilweise
`umschlie&t.
`Insbesondere kann der Durchbruch als Vertiefung
`
`des Halbleiterfunktionsbereichs in lateraler Richtung
`
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`ausgebildet sein und/oder die Seitenflache eine Vertiefung in
`lateraler Richtung aufweisen.
`
`Der Durchbruch kann bei der Erfindung insbesondere in Form
`
`einer den Halbleiterfunktionsbereich nicht vollstandig
`
`Gurchdringenden Ausnehmung oder den
`Halbleiterfunktionsbereich vollstandig durchdringenden
`Aussparung ausgebildet sein, wobei die Ausnehmung oder die
`Aussparung den Durchbruch durch die aktive Zone zumindest
`teilweise, vorzugsweise vollstandig, umschlieféfen oder bilden
`konnen.
`
`Der Durchbruch erstreckt sich bevorzugt
`
`im wesentlichen
`
`senkrecht zur lateralen Haupterstreckungsrichtung des
`Halbleiterfunktionsbereichs in vertikaler Richtung durch den
`gesamten Halbleiterfunktionsbereich. Beispielsweise ist der
`Durchbruch hierzu als Aussparung im
`
`Halbleiterfunktionsbereich ausgebildet.
`
`Das Verbindungsleitermaterial ist bevorzugt zumindest
`teilweise durch ein Isolationsmaterial elektrisch von der
`
`aktiven Zone isoliert. Das Isolationsmaterial ist
`
`vorzugsweise im Bereich des Durchbruchs bzw. der
`Seitenflache,
`insbesondere direkt, an der aktiven Zone
`angeordnet und enthalt beispielsweise ein Siliziumnitrid, wie
`SiN oder Si3Nq4, ein Siliziumoxid, wie SiO oder $102, oder ein
`Siliziumoxinitrid, wie SiON.
`
`Das Isolationsmaterial kleidet den Durchbruch,
`
`insbesondere
`
`die Vertiefung, vorzugsweise derart aus bzw. das
`Isolationsmaterial ist vorzugsweise,
`insbesondere direkt,
`
`derart an der Seitenflache angeordnet, dass die aktive Zone
`
`durch das Isolationsmaterial elektrisch von dem
`
`Verbindungsleitermaterial isoliert ist. Die Gefahr eines
`Kurzschlusses der aktiven Zone Uber das
`
`Verbindungsleitermaterial kann so verringert werden.
`
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`Besonders bevorzugt ist zumindest annahernd die gesamte Wand
`des Durchbruchs mit dem Isolationsmaterial ausgekleidet bzw.
`zumindest annahernd die gesamte Seitenflache mit dem
`Isolationsmaterial tberzogen,
`so dass die Gefahr eines
`Kurzschlusses im Betrieb des Bauelements weitergehend
`
`verringert wird.
`
`Weiterhin ist das Verbindungsleitermaterial vorzugsweise
`wenigstens tiber annahernd den gesamten vertikalen Verlauf des
`Halbleiterfunktionsbereichs angeordnet, was die Ausbildung
`der Kontaktstruktur bei der Herstellung eines derartigen
`optoelektronischen Bauelements im Waferverbund vorteilhaft
`erleichtern kann.
`
`Ein Verbindungsleitermaterial, das sich in vertikaler
`Richtung entlang des gesamten Halbleiterfunktionsbereich
`erstreckt, erméglicht,
`insbesondere in Verbindung mit einem
`entsprechend angeordneten Isolationsmaterial, eine
`elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Bauelements
`bzw. dessen Halbleiterfunktionsbereichs in vertikaler
`Richtung tber den Bereich der aktiven Zone, ohne dass die
`Gefahr von Kurzschlissen erhéht ist. Mit Vorteil kann dieser
`
`Teil der Kontaktstruktur des optoelektronischen Bauelements
`
`im Waferverbund hergestellt werden.
`
`In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
`weist der Halbleiterfunktionsbereich eine erste Hauptflache
`
`und eine der ersten Hauptflache beziglich der aktiven Zone
`gegeniberliegende zweite Hauptflache auf, wobei der
`Halbleiterfunktionsbereich mit Vorzug seitens der ersten
`Hauptflache mit dem Verbindungsleitermaterial elektrisch
`leitend verbunden ist.
`
`Dies kann beispielsweise tber einen ersten Kontakt erreicht
`werden, der mit dem Halbleiterfunktionsbereich und mit dem
`Verbindungsleitermaterial seitens der ersten Hauptflache des
`Halbleiterfunktionsbereichs leitend verbunden ist. Ein
`
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`derartiger erster Kontakt, beispielsweise ein Metall, wie Au,
`Al, Ag, Pt, Ti, Sn oder eine Legierung mit mindestens einem
`dieser Materialien, etwa AuGe, enthaltend, kann ebenfalls mit
`Vorteil
`im Waferverbund hergestellt werden.
`
`Eine leitende Verbindung zwischen dem
`Verbindungsleitermaterial, das sich im Bereich des
`Durchbruchs,
`in der Vertiefung oder am Randbereich des
`Halbleiterfunktionsbereichs,
`insbesondere der Seitenflache,
`entlang,
`in vertikaler Richtung uber den vertikalen Verlauf
`des Halbleiterfunktionsbereichs erstrecken kann, und dem
`
`ersten Kontakt auf der ersten Hauptflache des
`Halbleiterfunktionsbereichs erméglicht eine elektrische
`Anschlief&barkeit der ersten Hauptflache des
`
`Halbleiterfunktionsbereichs seitens der zweiten Hauptflache.
`
`Gegebenenfalls kénnen ein aus dem Verbindungsleitermaterial
`gebildeter Verbindungsleiter und der erste Kontakt
`einstuckig,
`insbesondere mit
`identischem Material, ausgefthrt
`sein.
`
`In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das
`Verbindungsleitermaterial von der zweiten Hauptflache des
`Halbleiterfunktionsbereichs elektrisch isoliert. Die Gefahr
`
`von Kurzschltissen kann so weitergehend verringert werden.
`
`In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
`seitens der zweiten Hauptflache ein zweiter Kontakt,
`beispielsweise ein Metall, wie Au, Al, Ag, Ti, Pt, Sn oder
`eine Legierung mit mindestens einem dieser Materialien, etwa
`AuGe, enthaltend, angeordnet, der mit dem
`Halbleiterfunktionsbereich,
`insbesondere zur Strominjektion,
`
`seitens der zweiten Hauptflache elektrisch leitend verbunden
`
`ist.
`
`Das optoelektronische Bauelement kann uber den ersten und den
`zweiten Kontakt elektrisch angeschlossen werden.
`Insbesondere
`
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`kann das optoelektronische Bauelement oberflachenmontierbar
`als SMD-Bauelement
`(SMD: Surface Mountable Device)
`ausgebildet sein. Weiterhin kann das Bauelement flr ein
`Hybrid-Modul vorgesehen sein.
`
`Eine leitende Verbindung zwischen dem ersten Kontakt und dem
`Verbindungsleitermaterial, das sich von der ersten bis zur
`zweiten Hauptflache erstrecken kann, bildet zusammen mit dem
`zweiten Kontakt eine Kontaktstruktur, die eine Kontaktierung
`des optoelektronischen Bauelements von der zweiten
`Hauptflache her erleichtert.
`
`Auf Bonddrahte kann bei der elektrischen Kontaktierung eines
`derartigen Bauelements mittels des ersten und des zweiten
`Kontakts mit Vorteil verzichtet werden, wodurch die Hohe des
`
`Bauelements vorteilhaft reduziert und die Ausbildung kleiner
`
`Bauelemente erleichtert wird. Weiterhin kann eine derartige
`
`Kontaktstruktur mit Vorteil
`
`im Waferverbund ausgebildet
`
`werden.
`
`Es sei angemerkt, dass die Anzahl der Kontakte
`selbstverstandlich nicht auf zwei beschrankt ist, sondern
`gegebenenfalls auch eine Mehrzahl von Kontakten oder
`Kontaktpaaren vorgesehen sein kann.
`
`insbesondere der
`Das optoelektronische Bauelement,
`Halbleiterfunktionsbereich mit der aktiven Zone, kann
`
`entsprechend einem strahlungsemittierenden oder
`strahlungsempfangenden Bauelement ausgebildet sein. Die
`aktive Zone kann dem gemaf& zur elektrolumineszenten
`Strahlungserzeugung oder zur Signalerzeugung uber aufgrund
`von einfallender Strahlung in der aktiven Zone erzeugte
`
`Ladungstrager ausgebildet sein. Der
`Halbleiterfunktionsbereich kann beispielsweise entsprechend
`einem LED-Chip, einem Laserdiodenchip mit lateraler oder
`vertikaler Emissionsrichtung oder einem Photodiodenchip
`ausgebildet sein. Der erste und der zweite Kontakt sind dann
`
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`vorzugsweise gema& den beiden Polen einer Dioden-
`Kontaktierung ausgeftihrt.
`
`insbesondere die aktive Zone,
`Der Halbleiterfunktionsbereich,
`enthalt vorzugsweise mindestens ein III-V-Halbleitermaterial,
`etwa ein Material aus einem III-V-Halbleitermaterialsystem,
`wie In,GayAli-x-yP,
`InxGayAlj-x-yN oder In,GayAli-x-yAs, Jeweils mit
`Osxsl, Osysl und xtys1.
`
`Bevorzugt ist das optoelektronische Bauteil fur Strahlung im
`ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich
`
`ausgebildet.
`
`Das Materialsystem In,GayAli-x-yN zum Beispiel ist flr
`Strahlung vom ultravioletten bis in den grunen
`Spektralbereich besonders geeignet, wahrend In,GayAli-x-yP
`beispielsweise fur Strahlung vom grungelben bis in den roten
`und In,GayAli-x-yAs fur Strahlung im infraroten Spektralbereich
`besonders geeignet ist.
`
`Das Bauelement kann auch auf anderen Materialien, die nicht
`
`in einem III-V-Materialsystem enthalten sind, basieren.
`Beispielsweise kann der Halbleiterfunktionsbereich Si,
`insbesondere ftir Photodioden, oder ein II-VI-
`
`Halbleitermaterial enthalten bzw. auf Si oder II-VI-
`
`Halbleitermaterialien basieren. Mit einem III-V-
`
`Halbleitermaterial kénnen jedoch dem gegenuber vereinfacht
`vergleichsweise hohe interne Quanteneffizienzen des
`Bauelements erzielt werden.
`
`Da die aktive Zone im Bereich des Durchbruchs keine Strahlung
`erzeugen oder empfangen kann, weist der Durchbruch im
`optoelektronischen Bauelement bevorzugt
`in lateraler Richtung
`derart geringe Ausmafe auf, dass die Flache der aktiven Zone,
`die zur Strahlungserzeugung oder zum Strahlungsempfang zur
`Verfligung steht méglichst gro ist. Dies kann durch eine
`geeignete Ausbildung des Durchbruchs erreicht werden.
`
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`Der Durchbruch und/oder die Vertiefung im
`
`Halbleiterfunktionsbereich ist in lateraler Richtung
`
`bevorzugt so dimensioniert, dass das
`Verbindungsleitermaterial bzw. ein das
`Verbindungsleitermaterial umfassender Verbindungsleiter eine
`Leitfahigkeit aufweist, die der jeweiligen Ausbildung des
`Halbleiterfunktionsbereichs angepasst ist. Bauelemente mit
`hohen Leistungen bedingen oftmals hdéhere Leitfahigkeiten als
`Bauelemente mit vergleichsweise geringen Leistungen. Eine
`laterale Abmessungen des Durchbruchs bzw. der Vertiefung oder
`des Verbindungsleitermaterials kann vom Nanometer- bis in den
`Mikrometerbereich reichen. Beispielsweise betragt eine
`laterale Abmessung 100 um, vorzugsweise 50 wm oder weniger,
`
`z.B. 100 nm oder 10 um.
`
`Eine ausreichend hohe Leitfahigkeit kann gegebenenfalls auch
`tiber eine Mehrzahl von Durchbrichen mit in den Durchbrichen
`
`angeordnetem Verbindungsleitermaterial oder einer
`entsprechend abgestimmten Kombination der Dimensionierung und
`der Anzahl an Durchbrtichen erzielt werden.
`
`In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
`
`weist das optoelektronische Bauelement ein dem
`Halbleiterfunktionsbereich nachgeordnetes Fenster auf, das
`
`fiir die von der aktiven Zone zu empfangende oder zu
`erzeugende Strahlung vorzugsweise durchlassig ist und/oder im
`Strahlengang dieser Strahlung liegt. Das Fenster kann zur
`Strahlungseinkopplung in oder -auskopplung aus dem
`optoelektronischen Bauelement vorgesehen sein.
`
`In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
`weist das optoelektronische Bauelement eine Umhillung auf,
`die den Halbleiterfunktionsbereich bevorzugt zumindest
`
`teilweise umformt oder umhuillt. Der
`
`Halbleiterfunktionsbereich kann insbesondere in die Umhullung
`
`eingebettet sein. Die Umhtillung kann Teil des Fensters sein
`
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`PCT/DE2005/000281
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`und/oder das Fenster bilden. Die Umhiillung schitzt den
`Halbleiterfunktionsbereich mit Vorteil vor schadlichen
`
`auferen Einflussen, wie etwa Feuchtigkeit.
`
`Bevorzugt ist die Umhuillung strahlungsdurchlassig fur eine
`von der aktiven Zone zu erzeugende oder empfangenden
`Strahlung ausgebildet. Mit Vorteil wird so eine unerwtnschte
`Absorption von Strahlung in der Umhillung verringert.
`
`Ferner ist das Material der Umhiillung bevorzugt gegeniber der
`
`von der aktiven Zone zu erzeugenden oder auf diese
`
`einfallenden Strahlung bestadndig. Die Gefahr
`effizienzmindernder Verfarbungen oder Aufweichungen der
`
`Umhillung kann so verringert werden.
`
`In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der
`
`Halbleiterfunktionsbereich,
`insbesondere die aktive Zone, von
`einer Verkapselung umgeben, die bevorzugt - zumindest bei
`Inbetriebnahme und/oder im Betrieb des Bauelements -
`im
`wesentlichen dicht,
`insbesondere hermetisch dicht,
`gegentber
`
`schadlichen aufS§eren Einfluissen, wie Feuchtigkeit,
`ist. Die
`Verkapselung, die die Umhtllung und gegebenenfalls eines oder
`mehrere weitere Verkapselungselemente umfassen kann, umgibt
`den Halbleiterfunktionsbereich bzw. die aktive Zone bevorzugt
`
`vollstandig und erhéht mit Vorteil den Schutz des
`Halbleiterfunktionsbereichs bzw. der aktiven Zone gegenuber
`
`schadlichen aufSeren Einflussen.
`
`Die Verkapselung ist weiterhin bevorzugt so ausgebildet, dass
`die Kontakte des optoelektronischen Bauelements, vorzugsweise
`durch die verkapselung hindurch, anschliefgsbar sind. Externe
`Anschlisse oder externe Anschlussmittel kénnen somit Teil der
`
`Insbesondere kann das optoelektronische
`Verkapselung sein.
`Bauelement mittels der externen Anschlisse elektrisch leitend
`
`mit Leiterbahnen einer Leiterplatte verbunden werden.
`Vorzugsweise wird das Bauelement mit den Leiterbahnen uber
`
`eine Lotverbindung verbunden.
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`Die Verkapselung bzw. die Verkapselungselemente sind
`bevorzugt zumindest teilweise so ausgebildet, dass der
`Bereich zwischen der Verkapselung bzw. dem
`insbesondere im
`Verkapselungselement und der aktiven Zone,
`Strahlengang der zu erzeugenden oder zu empfangenden
`Strahlung im wesentlichen frei von Hohlraumen ist. Die Gefahr
`von durch einen Hohlraum verursachten ubermafgsigen
`
`Brechungsindexspriingen mit dementsprechend hohen
`Reflexionsverlusten an Grenzflachen bei der Strahlungsaus-
`
`oder -einkopplung in das Bauelement kann so verringert
`werden.
`
`Mit Vorzug kénnen an der Verkapselung beteiligte Elemente,
`wie beispielsweise die Umhtllung und/oder das Fenster, auch
`bereits im Waferverbund ausgebildet werden. Mit besonderem
`Vorzug kann die gesamte Verkapselung im Waferverbund
`hergestellt werden.
`
`Die Verkapselung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der
`Erfindung mechanisch derart stabil, dass auf ein
`zusatzliches, den Halbleiterfunktionsbereich schitzendes
`
`Gehause verzichtet und die Ausbildung sehr kleiner
`optoelektronischer Bauelemente mit schlitzender, vorzugsweise
`allseitiger, Verkapselung des Halbleiterfunktionsbereichs
`erleichtert werden kann.
`
`Die Verkapselung bzw. die Elemente der Verkapselung, wie etwa
`die Umhillung, sind bevorzugt zumindest teilweise so
`ausgebildet, dass sie zumindest kurzzeitig gegenuber hohen
`Temperaturen, etwa Uber 200 °C, vorzugsweise bis 300 °C, wie
`sie beim Loten der Anschltisse des Bauelements auftreten
`
`kénnen stabil sind,
`
`so dass die Gefahr einer Schadigung des
`
`Halbleiterfunktionsbereichs und/oder der Umhtliung aufgrund
`
`eines Létprozesses nicht maf&geblich erhoéht wird.
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`In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist
`dem Halbleiterfunktionsbereich zumindest ein Absorptionsstoff
`
`oder ein Leuchtstoff nachgeordnet. Der Leuchtstoff oder der
`Absorptionsstoff kann, vorzugsweise direkt,
`in, an oder auf
`dem Fenster, der Umhtllung oder dem
`Halbleiterfunktionsbereich vorgesehen oder angeordnet sein.
`Bevorzugt ist der Absorptionsstoff oder der Leuchtstoff als
`Pulver ausgefthrt.
`
`Ein Absorptionsstoff, wie ein organischer Farbstoff£, kann
`beispielsweise in einem als strahlungsempfangendes Bauelement
`ausgebildeten Bauelement vorgesehen sein, um als Filterstoff
`die Empfindlichkeit, etwa die spektrale
`Empfindlichkeitsverteilung, des Strahlungsdetektors durch
`Absorption bei geeigneten,
`insbesondere vorgegebenen,
`Wellenlangen aus einer auf den Halbleiterfunktionsbereich
`einfallenden Strahlung zu beeinflussen. Mit Vorteil kann so
`beispielsweise die spektrale Empfindlichkeitsverteilung eines
`als Strahlungsdetektor ausgebildeten optoelektronischen
`Bauelements gezielt eingestellt werden.
`
`Bei einem als Emitter ausgebildeten optoelektronischen
`Bauelement kann der Leuchtstoff vorzugsweise von der aktiven
`Zone erzeugte Strahlung einer Wellenlange A, absorbieren und
`als Strahlung einer Wellenlange Az reemittieren. Die
`Wellenlange Az ist bevorzugt gréfer als die Wellenlange 4).
`Ein derartiges optoelektronisches Bauelement kann
`mischfarbiges Licht,
`insbesondere weifSes Licht, erzeugen, an
`dessen Farbe eine Mischung aus Strahlungen der Wellenlangen
`dh, und Az beteiligt ist. Ein derartiger Leuchtstoff
`konvertiert somit zumindest teilweise die Strahlung der
`Wellenlange A, in Strahlung der Wellenlange \2 und wird
`Geshalb oft auch als Konversionsstoff,
`insbesondere
`
`Lumineszenzkonversionsstoff, bezeichnet.
`
`Als Lumineszenzkonversionsstoffe kénnen dabei anorganische
`Phosphore, dotierte Granate, Ce- oder Tbh-aktivierte Granate
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`(wie beispielsweise YAG:Ce, TAG:Ce, TbYAG:Ce),
`Erdalkalisulfate oder organische Farbstoffe Verwendung
`finden. Geeignete Lumineszenzkonversionsstoffe sind
`beispielsweise in der Druckschrift WO098/12757 beschrieben,
`deren Inhalt
`insofern hiermit durch Rickbezug aufgenommen
`
`wird.
`
`Zur Erzeugung weifSen Lichts besonders geeignet ist ein
`Leuchtstoff,
`insbesondere ein YAG-basierender Leuchtstoff,
`der eine im Halbleiterfunktionsbereich erzeugte Strahlung,
`etwa im ultravioletten oder blauen, Spektralbereich in
`langerwellige Strahlung, etwa im gelben Spektralbereich
`konvertiert. Aus der Mischung des konvertierten und des nicht
`konvertierten Strahlungsanteils kann mischfarbiges,
`insbesondere weifgSes, Licht entstehen.
`
`In einer bevorzugten Ausgestaltung betragt die mittlere
`Korngro&e des Lumineszenzkonversionsmaterials eines
`verwendeten Pulvers maximal 30 wm. Besonders vorteilhaft
`erweist sich dabei eine mittlere Korngréfe, zwischen 2 und 6
`um. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Korngrée die
`Lumineszenzkonversion besonders effizient erfolgen kann.
`
`Der Konversionsstoff ist bevorzugt mdéglichst nahe an der
`aktiven Zone angeordnet. Hierdurch kann die Effizienz der
`Konversion erhdht werden, da die Intensitat der von der
`aktiven Zone erzeugten Strahlung mit wachsendem Abstand von
`der aktiven Zone quadratisch abnimmt. Weiterhin wird eine
`Optimierung der Etendue oder der Abhangigkeit des Farborts
`der mischfarbigen Strahlung vom Betrachtungswinkel
`
`erleichtert.
`
`Eine Konversion der Strahlung nahe an der aktiven zone in
`eine energiearmere Strahlung einer gréfseren Wellenlange, kann
`sich auch schitzend auf ein den Konversionsstoff umgebendes
`oder dem Konversionsstoff nachgeordnetes Element, wie die
`Umhtillung auswirken. Mit Vorteil kann die Gefahr von
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`strahlungsbedingten Verfarbungen des Umhtillungsmaterials
`durch Konversion in der Nahe der aktiven Zone reduziert
`
`werden.
`
`In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der
`
`insbesondere direkt, auf dem
`Leuchtstof£,
`Halbleiterfunktionsbereich angeordnet. Der Leuchtstoff kann
`in Form einer Leuchtstoffschicht ausgebildet sein. Hierdurch
`
`wird eine besonders effiziente Lumineszenzkonversion nahe an
`
`der aktiven Zone erleichtert. Der Leuchtstoff wird bevorzugt
`
`im Waferverbund auf die Halbleiterschichtenfolge bzw. die aus
`
`der Halbleiterschichtenfolge hervorgehenden-
`Halbleiterfunktionsbereiche aufgebracht. Der Leuchtstoff kann
`
`insbesondere mittels elektrostatischer Krafte aufgebracht
`
`sein. Dies gilt mit Vorzug entsprechend fur den
`Absorptionsstoff.
`
`In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
`ist dem Halbleiterfunktionsbereich eines oder eine Mehrzahl
`von optischen Elementen nachgeordnet, das die Effizienz oder
`die Abstrahl- bzw. Empfangscharakteristik des Bauelements
`vorteilhaft beeinflusst. Dieses optische Element kann
`beispielsweise als Linse zur Strahlformung ausgeflhrt sein.
`Ferner kann das optische Element als Filterelement oder
`Streuelement ausgeflhrt sein.
`
`Weiterhin kann das optische Element als Antireflexionsschicht
`bzw.
`-beschichtung ausgefihrt sein. Uber eine
`Antireflexionsbeschichtung kénnen durch Brechungsindexsprunge
`bedingte Reflexionsverluste mit Vorteil verringert werden.
`Eine oder eine Mehrzahl von A/4-Schichten sind hierfur
`
`besonders geeignet. Beispielsweise kann die
`Antireflexionsschicht die oben flr das Isolationsmaterial
`angefllhrten Materialien enthalten.
`Insbesondere kénnen diese
`Materialien identisch sein und/oder die Antireflexionsschicht
`
`und das Isclationsmaterial in einem Element integriert
`ausgebildet sein. Eine Antireflexionsschicht kann zwischen
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`der Umhtllung und dem Halbleiterfunktionsbereich und/oder
`zwischen der Umhtillung und dem Fenster angeo