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Es
werden ein Leuchtdiodenchip sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines Leuchtdiodenchips angegeben.
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Eine
zu lösende
Aufgabe besteht darin, einen Leuchtdiodenchip anzugeben, der vor äußeren mechanischen
Beschädigungen
geschützt
ist und eine erhöhte
Lebensdauer aufweist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umfasst
der Leuchtdiodenchip einen Halbleiterkörper, der einen ersten und
einen zweiten Bereich aufweist. Beispielsweise ist der Halbleiterkörper mit
einer epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge gebildet.
Zum Beispiel ist der Halbleiterkörper
vollständig
durch den ersten und den zweiten Bereich gebildet, wobei dann der
erste und der zweite Bereich ebenso mit der epitaktisch gewachsenen
Halbleiterschichtenfolge gebildet sind. ”Bereich” bedeutet in diesem Zusammenhang,
eine dreidimensionale Teilstruktur des Halbleiterkörpers, welche
den Halbleiterkörper
stellenweise ausbildet und ausformt.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umfasst
der Leuchtdiodenchip eine aktive Zone innerhalb des Halbleiterkörpers. Bei
der aktiven Zone kann es sich um eine Schicht handeln, die im Betrieb des
Leuchtdiodenchips elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich
innerhalb des ultravioletten bis infraroten Spektralbereichs der
elektromagnetischen Strahlung emittiert.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform emittiert
die aktive Zone im Betrieb des Leuchtdiodenchips elektromagnetische
Strahlung durch eine Strahlungsauskoppelfläche, die zumindest stellenweise
durch eine erste Hauptfläche
des Halbleiterkörpers
gebildet ist. Die erste Hauptfläche
des Halbleiterkörpers
ist dabei ein Teil der Außenfläche des Halbleiterkörpers. Die
erste Hauptfläche
verläuft
zum Beispiel senkrecht zur Wachstumsrichtung des epitaktisch hergestellten
Halbleiterköpers.
Durch die Strahlungsauskoppelfläche
wird die in der aktiven Zone innerhalb des Halbleiterkörpers erzeugte
elektromagnetische Strahlung zumindest zum Teil aus dem Halbleiterkörper ausgekoppelt.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umfasst
der Leuchtdiodenchip zumindest einen Graben in dem Halbleiterkörper, wobei
im Bereich des Grabens Teile des Halbleiterkörpers entfernt sind. Das heißt, dass
zumindest stellenweise der Graben seitlich durch den Halbleiterkörper begrenzt
ist. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass der zumindest eine
Graben eine einer Öffnung
des Grabens gegenüberliegende
Bodenfläche
sowie zwei Seitenflächen
aufweist, welche durch die Bodenfläche miteinander verbunden sind.
Sowohl die Seitenflächen
als auch die Bodenfläche
können
dann durch den Halbleiterkörper
gebildet sein. Der Graben ist zum Beispiel durch Materialabtrag
erzeugt. Es handelt sich bei dem Graben also um eine Ausnehmung im
Halbleiterkörper.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform reicht
der zumindest eine Graben zumindest bis zur aktiven Zone. Das heißt, dass
der zumindest eine Graben zumindest zwischen der aktiven Zone und der
Hauptfläche
des Halbleiterkörpers
verläuft
und an diesen Stellen die dazwischen liegenden Materialschichten
durchbricht. Ebenso ist denkbar, dass der zumindest eine Graben
die aktive Zone durchbricht. An Stellen, an denen der zumindest
eine Graben verläuft,
wird dann die aktive Zone ”unterteilt”. Weist
der Halbleiterkörper
mehrere übereinander
gestapelte aktive Zonen auf, so kann der zumindest eine Graben wenigstens
eine oder auch alle aktiven Zonen durchbrechen.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umgibt
der zumindest eine Graben den ersten Bereich in lateraler Richtung. ”Lateral” bezeichnet
die Richtungen parallel zur epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge
des Halbleiterkörpers.
Beispielsweise umschließt
der Graben den ersten Bereich vollständig und umschließt in einer
Draufsicht ein kreisförmiges,
rechteckiges oder andersartig ausgebildetes Gebiet. Erster und zweiter
Bereich sind dann von dem zumindest einen Graben getrennt, sodass
der Halbleiterkörper
durch den Graben in den ersten und in den zweiten Bereich unterteilt
ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umgibt
der zweite Bereich den zumindest einen Graben und den ersten Bereich
in lateraler Richtung vollständig.
Der zweite Bereich bildet dann eine randseitige, dreidimensionale
Teilstruktur des Halbleiterkörpers,
welche sowohl den zumindest einen Graben als auch den ersten Bereich
beispielsweise kreisförmig, rechteckig
oder andersartig vollständig
umschließt.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umfasst
der Leuchtdiodenchip einen Halbleiterkörper, der einen ersten und
einen zweiten Bereich aufweist. Ferner umfasst der Halbleiterkörper eine
aktive Zone innerhalb des Halbleiterkörpers, die im Betrieb des Leuchtdiodenchips
elektromagnetische Strahlung durch eine Strahlungsauskoppelfläche emittiert,
die zumindest stellenweise durch eine erste Hauptfläche des
Halbleiterkörpers
gebildet ist. Ferner umfasst der Leuchtdiodenchip zumindest einen Graben
in dem Halbleiterkörper,
wobei im Bereich des Grabens Teile des Halbleiterkörpers entfernt sind.
Der zumindest eine Graben reicht zumindest bis zur aktiven Zone,
wobei der zumindest eine Graben den ersten Bereich in lateraler
Richtung vollständig umgibt.
Ferner umgibt der zweite Bereich den zumindest einen Graben und
den ersten Bereich in lateraler Richtung vollständig.
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Der
hier beschriebene Leuchtdiodenchip beruht dabei unter anderem auf
der Erkenntnis, dass Beschädigungen
von Leuchtdiodenchips insbesondere in deren randseitigem Bereich
zu erheblichen und schwer zu kontrollierenden Qualitätsproblemen führen. Beispielsweise
treten diese Beschädigungen bei
einer Weiterbearbeitung der Leuchtdiodenchips oder während eines
Vereinzelungsprozesses in einzelne Leuchtdiodenchips auf.
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Um
nun einen Leuchtdiodenchip zu schaffen, der in einem strahlungsemittierenden
Bereich keine mechanischen Beschädigungen
aufweist, macht der hier beschriebene Leuchtdiodenchip unter anderem von
der Idee Gebrauch, zumindest einen Graben in einen Halbleiterkörper des
Leuchtdiodenchips einzubringen, wobei der zumindest eine Graben
einen ersten Bereich in lateraler Richtung vollständig umgibt. Beispielsweise
ist der erste Bereich dann der primär strahlungsemittierende Bereich
des Halbleiterkörpers
und damit auch des Leuchtdiodenchips. Ferner umgibt ein zweiter Bereich
den zumindest einen Graben und den ersten Bereich in lateraler Richtung.
Sowohl der zweite Bereich als auch der Graben können dann einen randseitigen ”Schutzbereich” bilden,
der den ersten Bereich beispielsweise bei einem Vereinzelungsprozess
vor mechanischen Beschädigungen schützt. Dazu
erfolgt eine Vereinzelung außerhalb des
ersten Bereichs und des zumindest einen Grabens. Ferner bietet der
in den Halbleiterkörper
eingebrachte zumindest eine Graben die Möglichkeit, die Außenfläche des
Halbleiterkörpers
im Bereich der aktiven Zone visuell auf Schäden zu kontrollieren.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
ist eine der ersten Hauptfläche
des Leuchtdiodenchips gegenüberliegende
Fläche
des Halbleiterkörpers
mit einer Reflektorschicht versehen. Die von der aktiven Zone innerhalb
des Halbleiterkörpers
emittierte elektromagnetische Strahlung wird von der Reflektorschicht
in Richtung der Strahlungsauskoppelfläche zurück reflektiert und durch die
Strahlungsauskoppelfläche
aus dem Leuchtdiodenchip ausgekoppelt. Beispielsweise ist die der
ersten Hauptfläche
des Leuchtdiodenchips gegenüberliegende
Fläche
des Halbleiterkörpers
im ersten Bereich mit der Reflektorschicht versehen, sodass die
von der aktiven Zone im ersten Bereich des Halbleiterkörpers erzeugte
Strahlung von der Reflektorschicht reflektiert wird. Ebenso ist
denkbar, dass die Fläche
sowohl im ersten als auch im zweiten Bereich des Halbleiterkörpers mit der
Reflektorschicht versehen ist. Vorteilhaft wird dadurch sowohl die
von der aktiven Zone im ersten als auch im zweiten Bereich erzeugte
elektromagnetische Strahlung durch die Reflektorschicht in Richtung
der Strahlungsauskoppelfläche
reflektiert und dann aus dem Leuchtdiodenchip ausgekoppelt. Eine solche
sich über
die gesamte laterale Ausdehnung des ersten und des zweiten Bereichs
erstreckende Reflektorschicht erhöht somit die Auskoppeleffizienz des
Leuchtdiodenchips. ”Auskoppeleffizienz” ist das Verhältnis von
tatsächlich
aus dem Leuchtdiodenchip ausgekoppelte Leuchtenergie zu der primär innerhalb
des Leuchtdiodenchips erzeugten Leuchtenergie.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform umfasst
der Leuchtdiodenchip ein Trägerelement und
die Reflektorschicht ist zwischen dem Trägerelement und dem Halbleiterkörper angeordnet,
wobei der Halbleiterkörper
mittels eines Verbindungsmaterials am Trägerelement befestigt ist. Vorzugsweise verbindet
das Verbindungsmaterial dann den Halbleiterkörper und das Trägerelement
mechanisch miteinander. Bei dem Verbindungsmaterial kann es sich beispielsweise
um ein Lot handeln. Beispielsweise ist dann das Lot mit einem bleifreien
oder bleihaltigen Lötzinn
gebildet. Ebenso ist es möglich,
dass das Verbindungsmaterial mit einem Klebstoff gebildet ist. Beispielsweise
handelt es sich bei dem Klebstoff um einen Silberleitklebstoff.
Bei dem Trägerelement
handelt es sich also nicht um ein Aufwachssubstrat des Halbleiterkörpers. Vielmehr
kann ein Aufwachssubstrat vom Halbleiterkörper entfernt sein.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
ist das Verbindungsmaterial an seiner dem Trägerelement abgewandten Seite
vollständig
vom Halbleiterkörper
und/oder einer Passivierungsschicht bedeckt. Bei der Passivierungsschicht
handelt es sich um eine Grenzschicht, die direkt beispielsweise
auf die erste Hauptfläche
des Halbleiterkörpers
aufgebracht ist. Vorteilhaft verhindert die Passivierungsschicht
an den Stellen, auf denen sie aufgebracht ist, eine Oxidation des
Halbleitermaterials. In diesem Zusammenhang ist es denkbar, dass
zwar die Seitenflächen des
zumindest einen Grabens durch den Halbleiterkörper gebildet sind, jedoch
die Bodenfläche
des Grabens durch das Verbindungsmaterial gebildet ist. An den freiliegenden
Stellen kann dann die Passivierungsschicht direkt auf das Verbindungsmaterial
aufgebracht sein.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform verjüngt sich
der erste Bereich des Halbleiterkörpers in einer Richtung ausgehend
vom Trägerelement
hin zu der ersten Hauptfläche
des Halbleiterkörpers.
Das heißt,
dass der erste Bereich des Halbleiterkörpers seitlich jeweils durch
mindestens eine Seitenfläche des
zumindest einen Grabens begrenzt ist und dadurch der erste Bereich
sich in einer Richtung ausgehend vom Trägerelement hin zu der ersten
Hauptfläche
des Halbleiterkörpers
in seiner lateralen Ausdehnung verringert und beispielsweise ”trichterförmig” oder nach
Art eines Kegel- oder Pyramidenstumpfs ausgebildet ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform sind
die Dicken des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs in einer
Richtung senkrecht zu der ersten Hauptfläche im Wesentlichen gleich
groß. ”Im Wesentlichen” heißt, dass
sich die beiden Dicken des ersten und des zweiten Bereichs in der
Richtung senkrecht. zur ersten Hauptfläche um weniger als 10%, besonders
bevorzugt um weniger als 5%, unterscheiden.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform sind
alle Seitenflächen
und eine Bodenfläche
des zumindest einen Grabens vollständig von der Passivierungsschicht
bedeckt. Die Bodenfläche
ist die der Öffnung
des Grabens gegenüberliegende
Fläche
des zumindest einen Grabens, wobei die Bodenfläche zumindest zwei der Seitenflächen miteinander
verbindet. Beispielsweise ist der zumindest eine Graben im Querschnitt ”U-” oder ”V”-förmig ausgebildet.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
ist die Strahlungsauskoppelfläche
im Bereich des zumindest einen Grabens und/oder dem zweiten Bereich
des Halbleiterkörpers
mit einer Metallisierung versehen, die auf die Passivierungsschicht
aufgebracht ist. Vorzugsweise stehen die Metallisierung und die
Passivierungsschicht in direktem Kontakt miteinander.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform erstreckt
sich der zumindest eine Graben durch die Reflektorschicht hindurch.
Gemäß zumindest
einer Ausführungsform
steht das Verbindungsmaterial in den von der Reflektorschicht entfernten
Bereichen des Leuchtdiodenchips mit der Passivierungsschicht in
direktem Kontakt. In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass auf die
von der Reflektorschicht freiliegenden Stellen, beispielsweise der
durch das Verbindungsmaterial ausgebildeten Bodenfläche des
zumindest einen Grabens, die Passivierungsschicht aufgebracht ist.
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Es
wird darüber
hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips angegeben. Beispielsweise
kann mittels des Verfahrens ein Leuchtdiodenchip hergestellt werden,
wie er in Verbindung mit einem oder mehreren der oben genannten
Ausführungsformen
beschrieben ist. Das heißt, die
für die
hier beschriebenen Leuchtdiodenchips aufgeführten Merkmale sind auch für das hier
beschriebene Verfahren offenbart und umgekehrt.
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In
einem ersten Schritt wird ein Trägerverbund
von Trägerelementen
bereitgestellt. Der Trägerverbund
kann beispielsweise nach Art einer Scheibe oder einer Platte ausgebildet
sein. Beispielsweise ist der Trägerverbund
mit Germanium oder einem anderen elektrisch leitenden Halbleitermaterial
gebildet. Ferner ist denkbar, dass das Material des Trägerverbunds
dotiert ist.
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In
einem weiteren Schritt wird ein Halbleiterverbund von Halbleiterkörpern bereitgestellt.
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In
einem weiteren Schritt wird der Trägerverbund und der Halbleiterverbund
mittels eines Verbindungsmaterials zu einem Trägerverbund verbunden. Beispielsweise
handelt es sich bei dem Verbindungsmaterial um ein elektrisch leitfähiges Lot.
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In
einem weiteren Schritt wird zumindest ein Graben in jeden Halbleiterkörper eingebracht,
wobei im Bereich des Grabens Teile des Halbleiterkörpers entfernt
werden. Der zumindest eine Graben unterteilt jeden Halbleiterkörper in
einen ersten und einen zweiten Bereich.
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Beispielsweise
wird der zumindest eine Graben mittels mindestens eines trocken-
und/oder nasschemischen Ätzprozesses
oder einer anderen Form des Materialabtrags in den Halbleiterverbund
eingebracht.
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In
einem weiteren Schritt wird der Verbund außerhalb des ersten Bereichs
und des Grabens durch den Verbund in zumindest einen Leuchtdiodenchip
entlang einer Trennlinie vereinzelt. Beispielsweise wird der Verbund
mittels hochenergetischem Laserlichts vereinzelt. Ebenso ist es
möglich, dass
das Vereinzeln des Verbunds mittels Ritzen und anschließendem Brechen
oder Schneidens erfolgt. Vorteilhaft wirkt während des Vereinzelns der zumindest
eine Graben als Schutz gegen mechanische Beschädigungen des ersten Bereichs
in jedem Halbleiterkörper.
Vorteilhaft beeinträchtigen
so beispielsweise durch das Vereinzeln erzeugte Materialreste nicht den
Halbleiterkörper
im ersten Bereich, da der Graben einen ”Trennbereich” in jedem
Leuchtdiodenchip definiert, der jeweils zwischen den Vereinzelungsbereichen
des Verbunds und dem ersten Bereichen der Halbleiterkörper angeordnet
ist.
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Gemäß zumindest
einer Ausführungsform wird
mittels des Verfahrens ein hier beschriebener Leuchtdiodenchip hergestellt.
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Im
Folgenden wird der hier beschriebene Leuchtdiodenchip sowie das
hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren
näher erläutert.
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Die 1A, 1B, 2A, 2B, 3, 4 und 5 zeigen
in schematischen Schnittdarstellungen Ausführungsbeispiele eines hier
beschriebenen Leuchtdiodenchips.
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Die 6 und 7 zeigen
in schematischen Schnittdarstellungen einzelne Fertigungsschritte
zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines
hier beschriebenen Leuchtdiodenchips.
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Die 8 zeigt
in einer Draufsicht einen Verbund von Leuchtdiodenchips.
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In
den Ausführungsbeispielen
und den Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente
sind nicht als maßstabsgerecht
anzusehen, vielmehr können
einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt
sein.
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In
der 1 ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung
ein hier beschriebener Leuchtdiodenchip 100 mit einem Halbleiterkörper 1 gezeigt. Der
Halbleiterkörper 1 weist
eine aktive Zone 2 auf, die im Betrieb des Leuchtdiodenchips 100 elektromagnetische
Strahlung durch eine Strahlungsauskoppelfläche 11 emittiert.
Die Strahlungsauskoppelfläche 11 ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
teilweise durch eine erste Hauptfläche 111 des Halbleiterkörpers 1 gebildet.
Vorzugsweise ist der Halbleiterkörper 1 mit
einem nitridbasierten Verbindungshalbleitermaterial wie Galliumnitrid
gebildet. In den Halbleiterkörper 1 ist
ein Graben 3 eingebracht, wobei im Bereich des Grabens 3 Teile
des Halbleiterkörpers
entfernt sind. Der Graben 3 ist im Querschnitt ”U”-förmig und durch
zwei Seitenflächen 31 sowie
eine einer Öffnung 32 des
Grabens 3 gegenüberliegende
Bodenfläche 32 gebildet.
Die Bodenfläche 32 verbindet
die Seitenflächen 31 miteinander.
Der Graben 3 durchbricht die aktive Zone 2 vollständig, sodass
der Graben 3 die aktive Zone 2 in lateraler Richtung,
also beispielsweise parallel zur epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichtenfolge
des Halbleiterkörpers 1,
unterteilt.
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Der
Graben 3 umgibt einen ersten Bereich 1A des Halbleiterkörpers 1 vollständig, wobei
ebenso ein zweiter Bereich 1B des Halbleiterkörpers 1 den einen
Graben 3 und den ersten Bereich 1A in lateraler
Richtung vollständig umschließt. Beispielsweise umschließt der Graben
den ersten Bereich rechteckförmig,
kreisförmig
oder oval.
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Eine
der ersten Hauptfläche 111 des
Leuchtdiodenchips gegenüberliegende
Fläche 211 des Halbleiterkörpers 1 ist
mit einer Reflektorschicht 4 versehen. Vorliegend ist die
Fläche 211 lediglich
im ersten Bereich 1A des Halbleiterkörpers 1 mit der Reflektorschicht 4 versehen
und reflektiert die von der aktiven Zone 2 innerhalb des
ersten Bereichs 1A erzeugte elektromagnetische Strahlung
hin zur Strahlungsauskoppelfläche 11,
sodass die Reflektorschicht 4 die Auskoppeleffizienz des
Leuchtdiodenchips 100 erhöht.
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Ferner
umfasst der Leuchtdiodenchip 100 ein Trägerelement 5 und die
Reflektorschicht 4 ist zwischen dem Trägerelement und dem Halbleiterkörper 1 angeordnet.
Der Halbleiterkörper 1 ist
mittels eines Verbindungsmaterials 10 am Trägerelement 5 befestigt.
Bei dem Verbindungsmaterial kann es sich beispielsweise um ein metallisches
Lot handeln, welches den Halbleiterkörper 1 und das Trägerelement 5 mechanisch
und elektrisch miteinander verbindet.
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Der
Leuchtdiodenchip 100 ist am ersten Bereich 1A des
Halbleiterkörpers 1 mit
einem elektrischen Kontakt 6 versehen. Ferner ist auf eine
dem Halbleiterkörper
abgewandten Fläche
des Trägerelements 5 eine
weitere elektrische Kontaktierung 8 aufgebracht.
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Alle
Seitenflächen 31,
eine Bodenfläche 32 des
Grabens 3 sowie alle freiliegenden Stellen der Hauptfläche 111 sind
vollständig
von einer Passivierungsschicht 7 bedeckt. Die Passivierungsschicht 7 verhindert
eine Oxidation der freiliegenden Stellen des Halbleiterkörpers 1 und
wird direkt auf alle freiliegenden Stellen der Hauptfläche 111 des
Halbleiterkörpers 1 aufgebracht. ”Direkt
aufgebracht” heißt in diesem
Zusammenhang, dass die Passivierungsschicht 7 sich vorzugsweise
in direktem Kontakt mit der Hauptfläche 111 befindet und
sich so weder ein Spalt noch eine Unterbrechung oder eine Zwischenschicht
zwischen der Hauptfläche 111 und
der Passivierungsschicht 7 ausbildet. Beispielsweise ist
die Passivierungsschicht 7 mit einem der Materialien Siliziumdioxid,
Siliziumnitrid, Titandioxid und/oder Siliziumdioxid gebildet. Beispielsweise
ist die Passivierungsschicht 7 vollständig mit einem der genannten Materialien
oder ist mit Schichten aus diesen Materialien gebildet. Ferner ist
es möglich,
dass auf die Hauptfläche 111 des
Halbleiterkörpers 1 abwechselnd
unterschiedliche Schichten aus den genannten Materialien aufgebracht
sind.
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Dadurch,
dass sich der Graben 3 vollständig durch den Halbleiterkörper 1 hindurch
erstreckt und daher die Bodenfläche 32 des
Grabens 3 durch das Verbindungsmaterial 10 gebildet
ist, ist das Verbindungsmaterial 10 an seiner dem Trägerelement 5 abgewandten
Seite vollständig
vom Halbleiterkörper 1 und
der Passivierungsschicht 7 bedeckt. Mit anderen Worten
ist das Verbindungsmaterial 10 lediglich im Bereich der
Bodenfläche 32 des
Grabens 3 nicht vom Halbleiterkörper 1 bedeckt.
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Durch
die ”U”-förmige Ausbildung
des Grabens 3 verjüngt
sich der erste Bereich 1A in einer Richtung ausgehend vom
Trägerelement 5 hin
zur ersten Hauptfläche 111 des
Halbleiterkörpers 1.
Der erste Bereich 1A des Halbleiterkörpers 1 ist also seitlich
durch die Seitenflächen 31 und
die Strahlungsauskoppelfläche 11 begrenzt.
Ferner weist auch der zweite Bereich 1B einen Teil der
aktiven Zone 2 auf, ist jedoch dort nicht elektrisch kontaktiert
und somit strahlungsinaktiv.
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Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel
gemäß der 1A zeigt
das Ausführungsbeispiel
der 1B, dass die Hauptfläche 111 des Halbleiterkörpers 1 zusätzlich im
zweiten Bereich 1B des Halbleiterkörpers 1 mit dem elektrischen
Kontakt 6 versehen ist, wird jedoch in diesem Bereich von
außen
nicht elektrisch kontaktiert und dient somit beispielsweise an diesen
Stellen als Passivierungsschicht für den Halbleiterkörper 1.
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In
der 2A ist gezeigt, dass sich die Reflektorschicht 4 über die
gesamte laterale Ausdehnung des Leuchtdiodenchips 100 erstrecken
kann. Das heißt,
die Fläche 211 ist
sowohl im ersten Bereich 1A als auch im zweiten Bereich 1B des
Halbleiterkörpers 1 mit
der Reflektorschicht 4 versehen. Vorteilhaft ermöglicht die
größere laterale
Ausdehnung der Reflektorschicht 4 im Vergleich zu den vorher
genannten Ausführungsbeispielen
eine erhöhte
Auskoppeleffizienz des Leuchtdiodenchips 100.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß der 2B steht
das Verbindungsmaterial in den von der Reflektorschicht 4 entfernten
Bereichen 41 des Leuchtdiodenchips 100 mit der
Passivierungsschicht 7 in direktem Kontakt. Das heißt, dass
die Reflektorschicht 4 in den Bereichen 41 entfernt
ist und sich die Passivierungsschicht 7 in den Bereichen 41 einlagert.
Vorzugsweise füllt
die Passivierungsschicht 7 Bereiche 41 formschlüssig aus. ”Formschlüssig” bedeutet
hierbei, dass die Passivierungsschicht innerhalb des Bereichs 41 mit
dem umgebenden Material in direktem Kontakt steht und sich beispielsweise
im Bereich 41 kein Lufteinschluss ausbildet. Vorteilhaft wird
so beispielsweise verhindert, dass sich Ionen der Reflektorschicht 4 im
Bereich 41 aus der Reflektorschicht 4 herauslösen oder
die Reflektorschicht 4 im Bereich 41 oxidiert
wird.
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Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel
der 2A ist in der 3 gezeigt,
dass die Passivierungsschicht 7 lediglich die Seitenflächen 31,
die Bodenfläche 32 des
Grabens 3 und die Hauptfläche 111 im zweiten
Bereich 1B des Halbleiterkörpers 1 bedeckt. Ferner
ist eine weitere Passivierungsschicht 9 auf alle von der
elektrischen Kontaktierung 6 freiliegenden Stellen der
ersten Hauptfläche 111 aufgebracht.
Beispielsweise ist die weitere Passivierungsschicht 9 mit
Siliziumdioxid gebildet.
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In
der 4 ist abweichend von dem Leuchtdiodenchip 100 der 3 gezeigt,
dass statt der weiteren Passivierungsschicht 9 auf die
Passivierungsschicht 7 eine Metallisierung 12 aufgebracht
ist. Die erste Hauptfläche 111 ist
also im Bereich des Grabens 3 und dem zweiten Bereich 1B des
Halbleiterkörpers 1 mit
der Metallisierung 12 versehen, die auf die Passivierungsschicht 7 aufgebracht
ist.
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Beispielsweise
ist die Strahlungsauskoppelfläche 11 im
ersten Bereich 1A dann frei von jeder Schicht. Vorteilhaft
wird während
eines Vereinzelns in einzelne Leuchtdiodenchips 100, beispielsweise mittels
hochenergetischen Laserlichts, die elektromagnetische Strahlung
durch die Metallisierung 12 absorbiert, wodurch der Trennvorgang
von der Metallisierung 12 aus eingeleitet wird. Die Metallisierung 12 verringert
beispielsweise „Abplatzer” des Halbleitermaterials
im zweiten Bereich 1B des Halbleiterkörpers 1.
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Die 5 zeigt
den Leuchtdiodenchip 100 der 2A, bei
dem der elektrische Kontakt 6 den n-seitigen Kontakt und
die weitere elektrische Kontaktierung 8 den p-seitigen
Kontakt des Leuchtdiodenchips 100 bildet. Ist der Leuchtdiodenchip 100 von
einem Regime mit hoher Luftfeuchtigkeit umgeben, so ist es möglich, dass
durch die Feuchtigkeit Silberionen der Reflektorschicht 4 herausgelöst werden
und entlang von Außenflächen des
Leuchtdiodenchips 100 in Richtung des elektrischen Kontaktes 6 wandern
(auch Ionen-Migration). Vorteilhaft verhindert der Graben 3 einen
Kurzschluss zwischen dem elektrischen Kontakt 6 und den
Silberionen, da die Silberionen innerhalb des Grabens 3 gegen
das sich im Graben 3 befindliche elektrische Feld anlaufen müssten. Das
elektrische Feld im Graben 3 bildet daher eine Potentialbarriere
für die
positiv geladenen Silberionen. Ein Kurzschluss zwischen den Silberionen
und dem elektrischen Kontakt 6 wird so verhindert, wodurch
sich nicht nur die Lebensdauer des Leuchtdiodenchips erheblich erhöht, sondern
ebenso beispielsweise dessen Zuverlässigkeit im Betrieb.
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In
Verbindung mit den 6 und 7 wird anhand
schematischer Schnittdarstellung ein hier beschriebenes Verfahren
zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips 100 gemäß zumindest
einer Ausführungsform
näher erläutert.
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Die 6 zeigt
einen Trägerverbund 500 von
Trägerelementen 5.
Der Trägerverbund 500 kann mit
einem Halbleitermaterial, wie beispielsweise Germanium, gebildet
sein. Beispielsweise liegt der Trägerverbund 500 in
Form von Scheiben oder Platten vor.
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In
einem nächsten
Schritt wird ein Halbleiterverbund 13 von Halbleiterkörpern 1 bereitgestellt. Der
Halbleiterverbund 13kann mit einer epitaktisch gewachsenen
Halbleiterschichtenfolge gebildet sein, der eine aktive Zone 2 zur
Emission von elektromagnetischer Strahlung umfasst. Vorzugsweise
ist der Halbleiterverbund 13 mit einem nitridbasierten
Verbindungsmaterial, beispielsweise Galliumnitrid, gebildet.
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In
einem nächsten
Schritt wird der Trägerverbund 500 und
der Halbleiterverbund 13 mittels eines Verbindungsmaterials 5 verbunden.
Beispielsweise wird dazu auf eine Außenfläche des Trägerverbunds 500
das
Verbindungsmaterial 5 aufgebracht. Bei einem Verbindungsmaterial 5 kann
es sich um ein elektrisch leitfähiges
Lot handeln. Der Trägerverbund 500 und
der Halbleiterverbund 13 bilden dann zusammen einen Verbund 101.
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In
einem weiteren Schritt wird ein Graben 3 in jeden Halbleiterkörper 1 eingebracht,
wobei im Bereich des Grabens 3 Teile des Halbleiterkörpers entfernt
werden und der Graben 3 den Halbleiterkörper 1 in einen ersten
Bereich 1A und einen zweiten Bereich 1B unterteilt.
Beispielsweise ist der Graben 3 mittels mindestens eines
trocken- und/oder nasschemischen Ätzprozesses in jeden Halbleiterkörper 1 eingebracht.
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Jeder
Halbleiterkörper 1 ist
im ersten Bereich 1A mit einem elektrischen Kontakt 6 versehen,
wobei gleichzeitig alle von dem elektrischen Kontakt 6 freiliegenden
Stellen der von dem Trägerverbund 500 abgewandten
Fläche
des Halbleiterverbunds 13 mit einer Passivierungsschicht 7 versehen
sind. Weiter ist eine dem Halbleiterverbund 13 gegenüberliegende
Fläche
des Trägerverbunds 500 mit
einer elektrischen Kontaktierung 8 versehen.
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Ebenso
ist es möglich,
dass vor dem Aufbringen des Halbleiterverbunds 13 auf das
Verbindungsmaterial an Stellen der späteren Bereiche 1A jedes Halbleiterkörpers 1 eine
Reflektorschicht 4 aufgebracht wird. Die Reflektorschicht 4 kann
beispielsweise mit einem metallischen Material, insbesondere einem
Silber, gebildet sein. Ferner ist denkbar, dass die Reflektorschicht 4 als
eine durchgehende Schicht über
die gesamte laterale Ersteckung des Trägerverbunds 500 aufgebracht
wird.
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In
einem nächsten
Schritt wird der Verbund 101 außerhalb des ersten Bereichs 1A und
des Grabens 3 durch den Verbund 101 in eine Vielzahl
von Leuchtdiodenchips 100 entlang einer Trennlinie 1000 vereinzelt.
Das Vereinzeln kann beispielsweise mittels hochenergetischen Laserlichts
geschehen. Ebenso ist es möglich,
dass das Vereinzeln mittels Ritzen und anschließendem Brechen oder Schneidens
erfolgt.
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Durch
Verwendung von Galliumnitrid als Halbleitermaterial für den Halbleiterverbund 13 ergibt sich
insbesondere bei der Vereinzelung mittels hochenergetischem Laserlichts
eine gute Trennqualität durch
das Halbleitermaterial. Das heißt,
dass der durch das Laserlicht erzeugte Materialabtrag möglichst
gering ist.
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Ferner
dient der Graben 3 als Schutz gegen mechanische Beschädigungen,
die beim Trennen oder bei der Weiterverarbeitung der einzelnen Leuchtdiodenchips 100 auftreten
können.
Ferner wird durch die Schutzfunktion des Grabens 3 während des
Vereinzelns die Passivierungsschicht 7 im Bereich 1A nicht
beschädigt.
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Ebenso
werden durch den Graben 3 bei der Vereinzelung außerhalb
des Grabens 3 und des ersten Bereichs 1A erzeugte
Abplatzer der Passivierungsschicht 7 vermieden, wodurch
die Passivierungsschicht 7 im Bereich 1A unbeschädigt bleibt.
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Die 7 zeigt
einen solchen vereinzelten Leuchtdiodenchip 100, der mittels
Vereinzelung des Verbunds 101 außerhalb des Grabens 3 und
des ersten Bereichs 1 erzeugt ist. Der Leuchtdiodenchip 100 zeigt
lediglich im Bereich 2000 Vereinzelungsspuren, die ausschließlich auf
den zweiten Bereich 1B des Halbleiterkörpers 1 beschränkt sind,
wodurch der Bereich 1A des Halbleiterkörpers 1 keinerlei
Beschädigungen
durch das Vereinzeln aufweist.
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Die 8 zeigt
einen solchen Verbund 101 in einer Draufsicht. Erkennbar
sind sowohl die ersten Bereiche 1A als auch die zweiten
Bereiche 1B jedes Leuchtdiodenchips 100. Der erste
Bereich 1A ist jeweils von dem Graben 3 rechteckförmig vollständig umschlossen,
wobei der Graben 3 gleichzeitig mit der Metallisierung 12 versehen
ist.
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Die
hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand
der Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination
von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in
den Patentansprüchen
beinhaltet. Dies gilt auch, wenn dieses Merkmal oder diese Kombination
selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen
angegeben ist.