具有接觸結構的發光二極體晶片的製作方法

2023-06-05 03:30:01

專利名稱：具有接觸結構的發光二極體晶片的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的發光二極體晶片.本專利申請要求德國專利申請102005025416. 0的優先權，該德國 專利申請的公開內容於此通過引用被納入. 背景技術在藉助接合線進行電接觸的發光二極體晶片中，通常晶片表面的 比較小的中心區域配備有用於連接接合線的接觸面(接合墊).因為 發光二極體通常以位於接合線對面的晶片表面被安裝到栽體上或者被 安裝到LED殼體中，所以布置有接合墊的晶片表面是輻射出射面，即 是這樣的晶片表面，來自發光二極體晶片的在發光二極體晶片的有源 區中所產生的電磁輻射的至少大部分從該晶片表面輛合輸出.在傳統的、具有小於300ym的邊長的發光二極體晶片中，可以用 中心地布置在輻射輛合輸出面上的接合墊來實現發光二極體晶片中相 對均勻的電流分布.但是，在大面積的例如具有長達l咖的邊長的發 光二極體晶片的情況下，這種接觸可能不利地導致發光二極體晶片的 不均勻的電流饋電(Bestronmng)，這種電流饋電導致升高的正向電 壓以及在有源區中導致低的量子效率.這種效應尤其在具有低的橫向 導電性的半導體材料的情況下、例如在氮化物化合物半導體的情況下 出現.在這種情況下，最大的電流密度出現在發光二極體晶片的中心 區域中，並且從中心接合墊出發朝著側邊隨著與接合墊的距離增大而 減小.這通常導致輻射出射面的不希望的不均勻的亮度。此外不利的 是，在發光二極體晶片的出現最大電流密度的中心區域中發射的輻射 至少部分地朝著不透明的接合墊發射，並且因此至少部分地被吸收.由DE 199 47 030 Al已知，InGaAlP-LED的輻射耦合輸出面配備 有接觸結構，該接觸結構包括中心接合墊和多個與該接合墊相連接的 接觸條(Kontaktsteg)，以便實現更好的電流擴展.發明內容本發明所基於的任務是，說明一種具有布置在輻射出射面上的改 進的接觸結構的發光二極體晶片，該接觸結構的特色尤其是在於在接合墊中減少的輻射吸收.
該任務通過根據權利要求1的前序部分的發光二極體晶片來解決. 本發明的有利的擴展方案和改進方案是從屬權利要求的主趙.
在一種根據本發明的具有輻射出射面和接觸結構的發光二極體芯 片中，該接觸結構被布置在輻射出射面上並且包括接合墊和多個被設 置用於電流擴展的接觸條，這些接觸條與接合墊導電連接，接合墊被 布置在輻射出射面的邊緣區域中.
通過將接合墊布置在插射出射面的邊緣區域中，通過輻射出射面 的中心區域從發光二極體晶片中出射的輻射有利地不在接合墊中被吸 收.因此，接合墊在輻射出射面的邊緣區域中的布置尤其應如下來理
解和與輻射出射面的中心的距離相比，接合墊的中心與發光二極體 晶片的至少一個側邊的距離更小.有利地，與具有中心地布置在輻射 出射面上的接合墊的發光二極體晶片不同，通過將接合墊布置在輻射 出射面的邊緣區域中，不需要在輻射出射面上將接合線引導到接合墊. 這對於以比較高的電流強度、例如超過300mA的電流強度工作的發光 二極體晶片來說是特別有利的，因為在以這樣高的電流強度工作時， 需要比較粗的接合線，在該接合線中在布置於輻射出射面之上的情況
下會出現對所發射的輻射的不可忽略的吸收.通過在輻射出射面上布 置多個與接合墊導電連接的接觸條，儘管在輻射出射面的邊緣區域中
布置有接合墊，仍然可以實現在發光二極體晶片中的比較均勻的電流分布.
接合墊和發光二極體晶片的至少一個側邊之間的距離優選地小於 30jiBi.特別地，接合墊也可以直接鄰接發光二極體晶片的側邊.
有利地，接合墊被布置在輻射出射面的角落上，使得接合墊與發 光二極體晶片的笫 一側邊之間的距離以及接合墊與發光二極體晶片的 第二側邊之間的距離分別小於30nm。特別地，接合墊可以鄰接發光二 極管晶片的第一側邊和第二側邊.
在一種優選的變型方案中，至少一個接觸條沿著發光二極體晶片 的側邊延伸，其中與側邊的距離小於15pm,特別地，接觸條可以鄰接 側邊.在輻射出射面上具有發光轉換層的發光二極體晶片的情況下， 與側邊的小的間距是有利的.因為轉換層的邊緣區域應保持未被覆蓋， 以便例如在製造期間能夠識別晶片損壞，所以邊緣區域可以藉助布置接觸條有利地被用於電流擴展.接觸條有利地被布置在輻射出射面上，使得電流均勻地流過發光 二極體晶片的有源層，使得發光二極體晶片的輻射出射面具有均勻的 亮度.特別是規定，接觸條在輻射出射面上構成至少一個矩形或者至 少一個方形的輪廓.優選地，接觸條構成多個矩形或者方形的輪廊.有利地，所述多 個矩形或者方形分別具有至少一個共同的側邊，特別優選地甚至具有 兩個共同的側邊.特別地，接觸條可以構成多個分別具有共同的角點 的方形和/或矩形的輪廓.在這種情況下，與接觸條構成多個彼此嵌套 的同心的方形或矩形的接觸結構不同，在方形和/或矩形之間無需用於 將這些方形和/或矩形彼此導電連接的連接片.在本發明的一種特別優選的實施形式中，接合墊被布置在至少一 個矩形或者方形的角點上，該矩形或者方形的輪廓通過接觸條來構成. 特別地，接合墊可以被布置在多個方形和/或矩形的共同的角點中，該 多個方形和/或矩形的輪廊通過接觸條來構成.有利地，至少多於一半的輻射出射面被接觸條包圍.這例如意味 著接觸條至少構成本身閉合的或者至少近似閉合的幾何形狀，使得輻 射出射面的大部分被該幾何形狀包圍.如例如在前面所描述的優選的 實施形式中那樣，該幾何形狀可以是多邊形，特別是方形或者矩形.特別優選地，超過80 i的輻射出射面被接觸條包圍.特別是可以規定， 整個輻射出射面都被接觸條包圍，通過至少輻射出射面的大部分被接觸條包圍，儘管在輻射出射面 的邊緣區域中布置有接合墊，仍然可以實現在發光二極體晶片中的比 較均勻的電流分布.通過由接合墊和接觸條形成的接觸結構，即使在 由具有低的橫嚮導電性的半導體材料構成的發光二極體晶片的情況 下、例如在基於氮化物化合物半導體材料的發光二極體晶片的情況下應均勻的亮i. ^ 5在本發明的另 一種有利的擴展方案中，將發光轉換層塗敷到輻射 出射面的被接觸條所包圍的部分區域上.該發光轉換層包含至少一種 發光轉換材料，該發光轉換材料適合於將由發光二極體晶片所發射的 輻射的至少一部分朝著更大的波長進行波長轉換.以這種方式，尤其可以利用發射紫外或者藍色輻射的發光二極體晶片通過將所發射的輻 射的一部分波長轉換到互補的光謙範圍、例如黃色光謙範閨中來產生 白光.發光轉換材料可以以細粒粉末形式存在，其顆粒典型地具有在l,至20,範圍中的粒度.在此，粒度應該被理解為粉末顆粒的平均 直徑.合適的發光轉換材料、諸如YAG:Ce在WO 98/12757中已公開， 其尤其關於發光材料的內容在此通過引用被納入.發光轉換層有利地 是塑料層，優選地是矽樹脂層，至少一種發光轉換材料以矩陣方式 (matrixartig)被嵌入到矽樹脂層中.優選地，發光轉換層的厚度為 10^m至50nm,發光轉換層有利地利用絲網印刷方法被塗敷到發光二極 管晶片的輻射出射面上.能夠藉助絲網印刷方法來實現的調節精度或 者結構化精度為大約20nm.相對於中心地布置接合墊的晶片，在將接合墊布置在角落中的芯 片的情況下，對調節精度或者結構化精度的要求有利地被降低，如以 下結合圖12A和12B進一步闡述的那樣.此外，可以增大光學可用的 面積.將接合墊布置在角落結合輻射出射面上的發光轉換層的另一優點 在於晶片陣列(Waferverbund)中由多個晶片構成的裝置.優選地， 在此情況下接合墊彼此相對，使得形成關聯的未被發光轉換層覆蓋的 面積，與在單個中心地布置的接合墊的情況下相比，該面積更大.這 對於結構化來說是有利的，並且能夠實現一種可複製的層製造.在另一種優選的實施形式中，發光轉換材料與發光二極體晶片的 側邊相間隔.特別是可以規定，發光轉換層被布置在輻射出射面的被 接觸條包圍的部分區域內。在這種情況下，被布置在輻射出射面上的 接觸條形成發光轉換層的框架，以這種方式，有利地減少發光轉換層 的材料到達發光二極體晶片的側邊的危險.如果對發光二極體晶片的 側邊的顯微鏡檢查被規定用於質量控制，則這是特別有利的。在發光難或者甚至不可能實現、.根據另一種變型方案，接觸結構被構造為叉形，在此情況下，多 個接觸條橫貫於一個接觸條而延伸，並且基本上彼此平行.優選地， 在接觸條之間將發光轉換層塗敷在輻射出射面上.接觸條中的至少一個有利地具有可變的寬度。接觸條的寬度應該被理解為接觸條在垂直於其縱向並且平行於輻射出射面的平面延伸的 方向上的尺寸.特別可以規定，具有可變寬度的接觸條包含多個具有 不同寬度的部分區域.在這種情況下，接觸條的部分區域的寬度有利 地與發光二極體晶片工作時通過接觸條的相應的部分區域出現的電流 強度匹配.部分區域的寬度例如與在相應的部分區域中出現的電流強 度匹配，使得電流密度在相應的部分區域中不超過極限值、例如16A/^im2.此外，具有可變寬度的接觸條的部分區域的寬度和/或另外 的接觸條的寬度優選地被確定大小，使得不低於最小電流密度.以這 種方式，有利地實現接觸條的寬度和/或具有可變寬度的接觸條的部分 區域的寬度至少不明顯大於電流承栽能力所需的寬度.這具有以下優 點，即輻射出射面的被接觸條所覆蓋的部分區域有利地是小的，並且 因此減小由發光二極體晶片所產生的輻射在布置於輻射出射面上的接 觸條中的吸收.在晶片中的電流分布可以通過橫向電流分布和垂直電流分布來區 分，橫向電流分布在此可以被理解為平行於輻射出射面的電流分布， 而垂直電流分布表示橫貫於、優選地垂直於輻射出射面的垂直通過電 流.在晶片中，從饋電點出發，譬如從接合墊出發，存在不同的電流 路徑。橫向主電流路徑沿著接觸條延伸，該主電流路徑在垂直方向上 分岔為多個分路電流路徑.電流路徑可以在等效電路中被表示為電阻 的串聯電路.在一種優選的擴展方案中，接觸條被結構化，使得總電 阻沿著不同的電流路徑儘可能相同，有利地，晶片由此可以比較均勻 地被饋電.在另一種優選的擴展方案中，接觸條的寬度隨著與接合墊的距離 增大而增大.尤其是接觸條可以具有多個部分區域，其中與接合墊的 距離較大的部分區域比與接合墊的距離較小的部分區域更寬，替代地， 接觸條的寬度可以從接合墊出發連續增大.接合墊的寬度優選在10nm 和40,之間，其中該範圍包括10,和40p邁在內。在另一種有利的擴展方案中，發光二極體晶片是薄膜發光二極體 晶片.在製造薄膜發光二極體晶片時，尤其是包括發射輻射的有源層 的功能性半導體層序列首先在生長村底上外延生長，隨後將新的栽體 塗敷到半導體層序列的位於生長襯底對面的表面上，並且隨後將生長襯底分離.罔為尤其是針對氮化物化合物半導體所使用的生長襯底、例如SiC、藍寶石或者GaN比較昂責，所以該方法尤其提供以下優點， 即生長襯底可以再使用.將由藍寶石構成的生長襯底與由氮化物化合 物半導體構成的半導體層序列分離例如可以利用W0 98/14986中所公 開的雷射剝離方法來實現.薄膜LED的基本原理例如在I. Schni tzer等人於1993年10月18 日發表於Appl. Phys. Lett. 63 (16)的笫2174-2176頁的文章中進行 了描述，該文章的公開內容就這方面而言特此通過引用被納入。特別地，發光二極體晶片可以具有基於氮化物化合物半導體的外 延層序列.在本上下文中，"基於氮化物化合物半導體"意味著有源 外延層序列或者其中至少一層包括氮化物III/V化合物半導體材料、 優選地Al,Gayln,"N，其中0Sx《1， 0《y《l並且x+y《1.在此，該材料 不必一定具有根據上面的公式的數學上精確的組成.更確切地說，它 可以具有基本上不改變Al,GayIn,_yN材料的特有的物理特性的一種或 者多種摻雜材料以及附加的成分.然而，為了簡單起見，上面的公式 僅僅包含晶格的主要成分(Al， Ga， In, N)，即使這些成分可能部分 地通過少量的其它物質來替代.輻射出射面尤其可以具有方形形狀.在發光二極體晶片的一種實 施形式中，輻射出射面的至少一個邊長為400pm或者更長，特別優選 地為800jwi或者更長。特別地，甚至可以設置lmm或者更長的邊長。 由於通過被布置在輻射出射面上的接觸條的電流擴展，甚至在這樣大 面積的發光二極體晶片中也可以實現有源層中的比較均勻的電流分 布.由接合墊和接觸條形成的接觸結構對於以300mA或者更大的電流 強度工作的發光二極體晶片來說是特別有利的，因為在這樣高的工作 電流強度的情況下在傳統的發光二極體晶片中會觀察到不均勻的電流 分布，該電流分布將在發光二極體晶片的中心的、配備有接合墊的區 域中具有最大值.接觸結構優選地包含金屬或者金屬合金.優選地，接觸結構是結 構化的Ti-Pt-Au層序列，該層序列從發光二極體晶片的鄰接的半導體 層出發例如包括大約50nm厚的Ti層、大約50mn厚的Pt層和大約2nm 厚的Au層.Ti-Pt-Au層序列有利地對電遷移不敏感，這種電遷移在其他情況下、例如在包含鋁的接觸結構中會出現.接觸結構因此優選地 沒有鋁.此外，接觸結構、尤其Ti層可以被構造，使得由晶片所產生的輻 射被吸收.通過這種方式可以減小波導效應，這些波導效應導致在被 轉換層褒蓋的區域之外發射輻射.有利地，只有少於15%、特別優選地少於10%的輻射出射面被接觸 結構覆蓋.在接觸結構內的吸收損耗由此有利地是小的.在另一種優選的實施形式中，發光二極體晶片包含具有有源層的 半導體層序列，其中在半導體層序列的位於輻射出射面對面的主面上 設置有反射接觸層.主面的位於接合墊對面的區域有利地被反射接觸 層留空.從有源層出發來看位於輻射出射面對面的接觸層因此被結構化， 使得在垂直方向上，從有源層出發來看，主面的未被接觸層覆蓋的區 域位於接合墊對面.這具有以下優點，即在有源層的在垂直方向上位 於接合墊下方的區域中電流密度被減小，使得在接合墊下方產生較少 的輻射。此外，通過反射接觸層的留空，減少所發射的輻射的、由反 射接觸層朝著接合墊方向反射的部分.以這種方式，減少輻射在接合 墊中的吸收.發光二極體晶片的效率由此有利地被提高.當如前面所描述的那樣發光二極體晶片的輻射出射面部分地配備 有發光轉換層時，半導體層序列的位於接觸結構對面的主面的、從有 源層出發來看位於發光轉換層對面的區域有利地被反射接觸層留空。 以這種方式，減少在有源層的在橫向方向上與布置在輻射出射面上的 發光轉換層錯開布置的區域中的輻射產生。此外，因此減少所發射的 輻射的、由反射接觸層反射到輻射出射面的未配備有發光轉換層的部 分區域中的部分.在發射短波輻射的晶片中，優選地將Ag用於反射接觸層。在此情 況下，尤其在晶片邊緣損壞和溼氣侵入的情況下可能導致電遷移.電 遷移可能導致分流，這些分流不利地影響晶片的老化穩定性.在本發 明中，藉助使接觸層與側邊相間隔來抵抗這種損壞.


下面結合圖l至圖8藉助實施例對本發明進行進一步闡述，圖1A示出根據本發明第一實施例的發光二極體晶片的示意性俯視圖，圖1B示出沿著困1A中所示的實施例的線AB的示意性橫截面圖，圖2示出根據本發明第二實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視圖，圖3示出根據本發明第三實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視圖，困4示出根據本發明第四實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視圖，圖5示出根據本發明第五實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視圖，圖6示出根據本發明第六實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視圖，圖7示出根據本發明第七實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視圖，圖8示出根據本發明第八實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視圖，圖9示出根據本發明的發光二極體晶片的部分的等效電路圖，圖IO示出根據本發明第九實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視圖，圖ll示出根據本發明第十實施例的發光二極體晶片的輻射出射面 的示意性俯視固，圖12A示出中心地布置接合墊的示意圖，困12B示出在角落布置接合墊的示意圖，在這些圖中，相同的或者作用相同的元件配備有相同的附圖標記， 所示出的元件不應被視為是按正確比例的，更確切地說，各個元件為 了更好的理解可以被誇大地示出.具體實施方式
根據本發明的發光二極體晶片的第一實施例在圖1A中以俯視圖並 且在圖1B中以橫截面示意性地示出。該發光二極體晶片包含半導體層 序列13，該半導體層序列例如以外延方式優選地藉助M0VPE來製造. 半導體層序列13包含發射輻射的有源層15.發光二極體晶片的有源層15包括例如InxAlyGah—yN，其中0《x《l，0《y《l並且x+y《l,有源層15可以例如被構造為異質結構、雙異質結 構或者量子阱結構(Quantentopfstruktur) 在此，名稱"量子阱結 構"包括這樣的結構，在該結構中栽流子通過被封閉(Confinement) 而經歷其能量狀態的量子化.特別地，名稱"量子阱結構"並不包括 關於量子化的維數的說明.由此，量子阱結構尤其是包括量子槽、量 子線和量子點以及這些結構的任意組合.由有源層15朝主輻射方向24發射電磁輻射23、例如紫外、藍色 或者綠色光謙範圍中的輻射.有源層15例如被布置在至少一個n型導 電的半導體層14和至少一個p型導電的半導體層16之間.由有源層 15發射的輻射23在輻射出射面1上從發光二極體晶片輛合輸出.為了將電流注入到有源層15中，在輻射出射面l上設置有接觸結 構2、 3、 4.輻射出射面1上的接觸結構2、 3、 4通過接合墊4和多個 與接合墊4導電連接的接觸條2、 3來構造.接觸結構2、 3、 4優選地 包含金屬或者金屬合金.特別地，接觸結構2、 3、 4可以由(未示出 的)結構化的Ti-Pt-Au層序列形成.為了結構化，可以使用本領域技 術人員已知的結構化方法，特別是掩膜的塗敷結合隨後的蝕刻工藝. 接觸結構2、 3、 4優選地由Ti-Pt-Au層序列來製造，該Ti-Pt-Au層 序列例如包含大約50nm厚的Ti層、大約50mn厚的Pt層和大約2pm 厚的Au層。這樣的Ti-Pt-Au層序列有利地對電遷移不敏感，這種電 遷移在其他情況下、例如在包含鋁的接觸結構中可能出現。該接觸結 構由於該原因而優選地沒有鋁.該發光二極體晶片優選地為薄膜發光二極體晶片.半導體層序列 13例如在生長襯底上被製造，該生長襯底最初被布置在半導體層序列 13的朝向輻射出射面1的表面上，並且隨後例如藉助由W0 98/14986 所公開的雷射剝離(Uft-0ff)方法被分離。在有源層15的位於輻 射出射面1對面並且由此位於最初的生長襯底對面的一側，半導體層 序列13被固定在栽體21上.例如，半導體層序列13藉助尤其可以是 焊料層的連接層20被固定在栽體21上.栽體21例如是電路板、特別 是印刷電路板(Printed Circuit Board).此外，栽體21可以由陶 瓷形成，該陶瓷尤其可以包含氮化鋁.也可以使用由半導體材料構成 的栽體、諸如Ge或者GaAs栽體，栽體21的背離半導體層序列13的 背面例如配備有電接觸層22，該電接觸層構成發光二極體晶片的、從有源層15來看位於接觸結構2、 3、 4對面的第二電接觸.被布置在輻射出射面1上的接觸結構的接合墊4被布置在輻射出 射面1的邊緣區域中.優選地，發光二極體晶片的側邊9和接合墊4 之間的距離d,小於30jim.特別優選地，如在困1中所示的俯視圖中可 以看到的接合墊4被布置在輻射出射面1的角落區域中.在這種情況 下，接合墊4至發光二極體晶片的第一側邊9的距離d,和至發光二極 管晶片的第二側邊10的距離(12優選地分別為3(Him或者更小.結合墊 在輻射出射面1的邊緣區域中的這樣的布置具有以下優點，即減小在 有源層15中所產生的電磁輻射23在接合墊4中的吸收.為了儘管將接合墊4布置在輻射出射面1的邊緣區域中仍然實現 在有源層15中在橫向方向上均勻的電流分布，在輻射出射面1上布置 有多個分別與接合墊4導電連接的接觸條2、 3.例如，如在圖1A中的 俯視圖中可以看到的，多個接觸條2、 3被布置在輻射出射面1上，使 得它們構成多個方形8a、 8b、 8c的輪廓.由接觸條2、 3構成的方形 8a、 8b、 8c有利地分別具有兩個共同的分別通過接觸條3形成的側邊. 在此，接合墊4被布置在方形8a、 8b和8c的共同的角點中.由接合墊4和接觸條2、 3形成的接觸結構一方面引起在有源層15 中的儘可能均勻的橫向電流分布，其中只有輻射出射面1的小部分被 接觸結構2、 3、 4復蓋，使得從有源層15向主輻射方向24發射的輻 射23在接觸結構2、 3、 4內只有比較少的吸收。有利地，至少輻射出 射面1的部分區域11被接觸條2、 3包圍。例如，如在圖1A中的俯視 圖中可以看到的那樣，輻射出射面1的部分區域11被接觸條2、 3包 圍，該部分區域在該情況下被布置在外部的方形8c內.部分區域11 的面積因此包括外部的方形8c的面積(連同被布置在其中的內部的方 形8a、 8b在內)。在一種優選的實施形式中，超過50X的、特別優選 地甚至超過80X的輻射出射面l被接觸條2、 3包圍。在另一種優選的實施形式中，所述接觸條中的至少一個具有可變 的寬度。該接觸條的寬度在其主延伸方向上並不恆定，而是逐步地或 者連續地變化.在圖1中所示的實施例中，例如兩個從接合墊4出發 的接觸條3分別由三個分別具有不同寬度的部分區域5、 6、 7組成. 接觸條3在部分區域5、 6、 7中的寬度有利地分別與在發光二極體芯 片工作時通過相應的部分區域5、 6、 7出現的電流強度相匹配。優選地進行部分區域5、 6、 7的寬度與在工作時出現的電流強度的匹配， 使得接觸條的橫截面面積被確定大小，使得在工作時出現的電流密度 不超過依賴於材料的允許的極限值，其中但是另一方面橫截面面積至 少不明顯大於由相應的電流強度所決定的橫截面面積，以便避免在接 觸條中的不必要的吸收損耗.例如，在接觸條3的鄰接接合墊的部分 區域5中的電流強度大於在鄰接的部分區域6中的電流強度，並且在 部分區域6中的電流強度又大於鄰接的部分區域7中的電流強度.因 此，接觸條3在部分區域5中的寬度大於在部分區域6中的寬度，並 且在部分區域6中的寬度大於在部分區域7中的寬度.在一種優選的實施形式中，在輻射出射面1的被接觸條2、 3包圍 的部分區域11上塗敷有發光轉換層12.發光轉換層12例如是矽樹脂 層，至少一種發光轉換材料被嵌入該矽樹脂層中.至少一種發光轉換 材料可以例如是YAG: Ce或者另一種由W098/12757公開的發光轉換材料.藉助發光轉換材料，例如由有源層15發射的、例如是綠光、藍光 或者紫外光的輻射23的至少一部分的波長被轉換到互補的光諉範閨 中，使得產生白光.使用矽樹脂層作為發光轉換材料的栽體層具有以 下優點，即矽樹脂對短波的藍色輻射或者紫外輻射較不敏感.這對於 基於氮化物化合物半導體的發光二極體晶片來說是特別有利的，在這 些發光二極體晶片的情況下所發射的輻射通常包含短波的藍色或者紫 外光譜範圍中的至少一部分，替代地，其它透明的有機或者無機材料 也可以用作至少 一種發光轉換材料的栽體層。有利地在由接觸條2、 3圍繞的部分區域11內被塗敷到輻射出射 面1上的發光轉換層12尤其不鄰接發光二極體晶片的側邊9、10之一. 通過這種方式，尤其減少在塗敷發光轉換層12時發光轉換層的材料也 被沉積到側邊9、 IO上的危險。發光轉換層12的材料到倒邊9、 10上 的沉積尤其具有以下不利之處使通常通過對發光二極體晶片的側邊 9、10之一的顯微鏡檢查來進行的對處理完的發光二極體晶片的質量控 制變得困難或者甚至不可能實現.發光轉換層12例如利用印刷方法、特別是利用絲網印刷方法來塗 敷到輻射出射面1的部分區域11上。發光轉換層12的厚度典型地為 大約10jim至20|im,有利地，接觸層17鄰接發光二極體晶片的半導體層序列13的朝 向栽體21的主面18，其中該接觸層17優選地建立與鄰接的半導體層 6的歐姆接觸.優選地，接觸層17包含金屬、諸如鋁、銀或者金。在 p型導電的鄰接笫二接觸層5的氮化物化合物半導體層16的情況下， 銀尤其是一種用於接觸層17的合適的材料，因為銀建立與p型導電的 氮化物化合物半導體的良好的歐姆接觸.優選地，接觸層U是反射所發射的輻射23的層.這具有以下優 點，即由有源層15朝著栽體21的方向發射的電磁輻射至少部分地朝 著輻射出射面1被反射，並且在那裡從發光二極體晶片耦合輸出.以 這種方式減小例如可能在栽體21內或者在連接層20中出現的吸收損 耗。主面18的位於接合墊4對面的區域優選地被接觸層17留空 (aussparen).因為在留空的區域中在接觸層17和鄰接的半導體層 16之間不產生歐姆接觸，所以減小在半導體層序列13的在橫向方向上 與接觸層17錯開的區域中在輻射出射面l上的接觸結構2、 3、 4和栽 體21的背面上的電接觸層22之間的通過電流(Stromfluss).因此 減小在有源層15的該區域中的輻射產生，由此有利地減少在接合墊4 內的輻射吸收.在反射接觸層17和連接層20之間優選地包含阻擋層19.阻擋層 19例如包含TiWN,通過阻擋層19尤其阻止例如為焊料層的連接層20 的材料擴散到反射接觸層17中，該擴散尤其可能影響反射接觸層17 的反射.半導體層序列13的主面18的從有源層15來看位於發光轉換層12 對面的區域有利地被反射接觸層17留空，其中該主面18位於接觸結 構2、 3、 4對面，以這種方式，減少在有源層15的、在橫向方向上與 布置在輻射出射面上的發光轉換層12錯開布置的區域中的輻射產生. 此外，因此減少所發射的輻射的、被反射接觸層17反射到輻射出射面 1的未配備有發光轉換層12的部分區域中的部分。包括接合墊4和接觸條2、 3的、被塗敷到輻射出射面l上的接觸 結構的替代擴展方案在下面藉助在圖2至圖8中示出的實施例來闡述. 在此，分別僅僅示出了發光二極體晶片的輻射出射面1的俯視圖。在 橫截面中，相應的發光二極體晶片例如可以與在圖1B中以橫截面示出的第一實施例相同地被構造.此外，發光二極體晶片但是也可以具有 任意的其它的、本領域技術人員已知的實施形式.特別地，發光二極 管晶片不必一定是薄膜發光二極體晶片.在困2和困3中示出的接觸結構與圖1A中示出的笫一實施例的接 觸結構的區別在於，通過接觸條2、 3來構造輪廓的方形的數目被提高.在圖2中示出的接觸結構中，接觸條2、 3構成四個彼此嵌套的方 形8a、 8b、 8c和8d.如在第一實施例中那樣，彼此嵌套的方形分別具 有兩個共同的側邊3， 並且接合墊4被布置在方形8a、 8b、 8c和8d 的共同的角點中.在閨3中所示的實施例中，接觸結構包括五個彼此嵌套的方形8a、 8b、 8c、 8d和8e.所需的接觸條2、 3的數目尤其依賴於輻射出射面1 的大小和位於其下的半導體材料的橫嚮導電性.輻射出射面l上的由接觸條2、 3形成的結構不必一定是封閉的幾 何結構.例如，在圖4中所示的實施例中，從兩個從接合墊出發的具 有可變的寬度的接觸條3出發，指狀地在輻射出射面上引導多個另外 的接觸條2，但是這些接觸條並未彼此連接為方形.在圖5中示出的接觸結構的實施例與前面所描述的實施例的區別 在於，接觸結構不是由彼此嵌套的、具有兩個共同的側邊的方形形成， 而是由兩個同心的方形8g、 8h形成，這兩個方形通過兩個延伸通過方 形8g、 8h的中心的接觸條2彼此導電連接，在圖6中所示的實施例中，如在圖3中所示的實施例中那樣，接 觸結構由五個彼此嵌套的方形8a、 8b、 8c、 8d、 8e形成，這些方形分 別具有兩個通過具有可變的寬度的接觸條3構成的共同的倒邊，與在 圖3中所示的實施例相反，在圖6中所示的實施例中，接合墊4被布 置在由接觸條2、 3構成的方形8a、 8b、 8c、 8d、 8e的共同的角點上， 使得接合墊完全被布置在由接觸條構成的方形內.接合墊4具有方形 形狀，其中兩個側邊分別與由接觸條構成的方形8a、 8b、 8c、 8d、 8e 的兩個共同的側邊一致.在該實施例中，構成外部的方形8e的接觸條 與發光二極體晶片的側邊9、 IO的距離比較小.特別地，輻射出射面l 的被外部的方形8a所包圍的部分區域11包括輻射出射面1的80%以 上。這在發光轉換層被塗敷到輻射出射面1的部分區域ll上時是特別 有利的，因為以這種方式可以利用幾乎整個輻射出射面1來藉助發光轉換產生白光.與在圖6中示出的實施例相比，在圖7中示出的實施例中，沒有 設置被布置在方形8a內的接觸條，在這種情況下，接觸結構僅僅通過 接合墊4和接觸條2來構造，其中以小的距離、優選地小於30^m的距 離沿著發光二極體晶片的側邊9、 IO在輻射出射面l上引導這些接觸 條2.接合墊4不必一定如在前面所示出的實施例中那樣具有方形形狀. 更確切地說，如例如在圍7中所示的那樣，接合墊4可以具有倒圃的 角或者其它的幾何形狀.在圖8中所示的接觸結構的實施例基本上對應於圖7中所示的實 施例，其中附加地在輻射出射面1的中心區域中通過四個接觸條來構 造內部的方形8i，這四個接觸條分別藉助連接條與外部的方形8a的角 點連接.該實施例表明，在由多個接觸條形成的接觸結構中，接觸條 不必一定彼此垂直延伸.更確切地說，多個接觸條也可以彼此成任意 的其它的角度、例如45。角.替代地，也可以設想，接觸條構成彎曲的 幾何形狀、例如圃形.圖9中示出的等效電路具有電阻Rs,至R"的串聯電路，其中Rs,與 負參考電位連接.該電路的節點分別通過電阻Ru至RM與正參考電位連 接。在此情況下，負參考電位可以對應於接合墊，而正參考電位可以 對應於接觸層22 (參見圖1B),電阻R^至R"的串聯電路基本上再現 n型導電的半導體層14中的橫向電流分布(見圖1B)，而晶片中的垂 直通過電流通過Ru至Rw來建模.下面的考慮所基於的目的是，藉助電阻RS1至RS4和Rn至R"的合適 的選擇來實現晶片中的均勻的電流分布.為此，在兩個節點II和IV上的總電阻Rn和R,v被相互比較.總電阻R 和RIV是沿著不同的電流路徑的單個電阻的總和.因此，R,,-Rs,+R"，並且Riv = Rs1 + Rs2 + Rs3 + Rk4。電阻RS1至RS4以及電阻至RK4都依賴於接觸條的寬度。下面研究不同的寬度A) 接觸條寬度b如果接觸條具有不變的寬度b，則適用RS1=RS2-RS3-RS4=RS以及 R"-R"-R"-R"-R"由此針對電阻R,,和R"得出R"-Rs+R<c以及R1V=3RS+RK。B) 接觸條寬度2b如果接觸條具有不變的寬度2b,則適用RS1-RSHIS3-RS4=0. 5RS以 及Ru=RK2=RtHl"-0. 5R"由此針對電阻Rh和R,v得出R -0. 5Rs+0. 5RK 以及Rlv-3*0. 5Rs+0. 5RK,C) 縮小的接觸條寬度接觸條具有接觸條寬度2b的部分區域和接觸條寬度b的部分區 域，於是適用Rsl=RS2-0. 5RS和RS3-RS4=RS (接觸條寬度b)以及 R,產Ru-O, 5R(接觸條寬度2b)以及R,=R"=RK (接觸條寬度b),由此針對 電阻R"和R"得出:R =0. 5Rs+0. 5Rn以及RIV=2*0. 5RS+ Rs+R"D) 增大的接觸條寬度接觸條具有寬度b的部分區域和寬度2b的部分區域，於是適用 RS1=RS2-RS (接觸條寬度b)和Rs產R"-O. 5RS (接觸條寬度2b)以及 R"-IUHU接觸條寬度b)和RK3-R"=0. 5Rt(接觸條寬度2b).由此針對電 阻R"和R"得出Ru-Rs+Rj;以及RIV=2Rs+0. 5Rs+0. 5R"若Rs-Ri適用，則在A)的情況下得出R /RIV-l/2，在B)的情況 下得出R /Rlv = l/2，在C)的情況下得出R,'/R,v-1/3並且在D〉的情 況下得出R /RIV = 2/3.若Rs》Rk達用，則在A)的情況下得出R /R,v-1/3,在B)的情況 下得出R /Rlv-l/3，在C)的情況下得出Rh/R,v-1/4並且在D)的情 況下得出R /RIV = 2/5.若Rs〈aK適用，則在A)的情況下得出R /R,v-1，在B)的情況下 得出R /RIV-1，在C)的情況下得出R,t/R,v-1/2並且在D)的情況下 得出Rii/Riv = 2*對於均勻的電流分布，優選比例R，,/R'v-1.因為在Ru/R,々1的情 況下越遠離接合墊出現越高的光密度，而在R /R,V<1的情況下在接合 墊上出現較高的光密度，這兩種情況都變得不利。因此，對於Rs-IU和 R々〉RK來說，意味著從接合墊出發增大的接觸條寬度的變型方案D)是 優選的擴展方案.在Rs-IU和R,〉Rk的情況下，接觸條的導電性受到限 制.在圖10中以俯視困示出的發光二極體晶片在輻射出射面l上具有 由接合墊4和接觸條2、 3組成的接觸結構，接觸條2和至少一個接觸 條3具有增大的接觸條寬度，這根據上面的實施形式變得有利.藉助 接觸條寬度的這樣的選擇，可以在輻射出射面1上實現比較均勻的電流分布.接觸條2和至少一個接觸條3具有部分區域5、 6和7,其中部分 區域5比部分區域7更寬。除了接觸條2、 3的所示的叉形結構之外，此外如下擴展方案也是 可設想的，在這些擴展方案中例如另外的接觸條連接分離的部分區域 7.此外可設想的是，接觸條3同樣被劃分為部分區域5、 6和7，其中 接觸條2從該接觸條3分岔.在圖11中示出了根據本發明的發光二極體晶片的另一實施例的俯 視圖.被布置在輻射出射面1上的接觸結構的接合墊4被布置在輻射出 射面1的角落中.優選地，接合墊4的兩個側邊與晶片的兩個側邊9 和IO重合.特別優選地，接觸條3沿著側邊9和10延伸.這具有以 下優點，即邊緣區域不會保持未被利用，而是用於電流擴展.接觸條3 與接觸條2—同構成多個方形8a、 8b、 8c和8d的輪廊.藉助圖12A和12B，下面將闡述為何與在中心地布置接合墊的接合 墊的情況下相比在將接合墊布置在角落上的晶片的情況下對調節精度 的要求更低.如在圖12A中所示，對於中心地布置接合墊的情況，在接合墊4 的實際長度為L時，得出塗敷所需的長度Pw-L + 4d。在此，d是在塗 敷發光轉換層時可實現的調節精度.與此相對，在將接合墊4布置在角落上的情況下，塗敷所需的長 度為PB-L + 2d.對調節精度的要求因此在相同的接合墊大小的情況下在布置在角 落上時降低一半.本發明並不受藉助實施例的描述限制.更確切地說，本發明包括 任意新的特徵以及特徵的任意組合，這尤其包括權利要求中的特徵的 任意組合，即使該特徵或者該組合本身沒有明確地在權利要求或者實 施例中被說明。
權利要求
1.一種發光二極體晶片，具有輻射出射面(1)和接觸結構(2，3，4)，該接觸結構被布置在所述輻射出射面(1)上並且包括接合墊(4)和多個被設置用於電流擴展的接觸條(2，3)，這些接觸條與所述接合墊(4)導電連接，其特徵在於，所述接合墊(4)被布置在所述輻射出射面(1)的邊緣區域中。
2. 根據權利要求l所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述接 合墊(4)和所述發光二極體晶片的至少一個側邊(9)之間的距離 小於30pm.
3. 根據權利要求2所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述接 合墊(4)和所述發光二極體晶片的另一個側邊(10)之間的距離d2 小於30nm,
4. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 至少一個接觸條(2， 3)沿著側邊(9， IO)延伸，其中與所述側邊(9， 10)的距離小於15^irn,
5. 根據權利要求4所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述接 觸條(2， 3)鄰接所述發光二極體晶片的側邊(9， 10).
6. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所述輻射出射面(1)上的接觸條(2,3)構成至少一個矩形或者方形(8a, 8b， 8c)的輪廊.
7. 根據權利要求6所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述接 觸條(2, 3)構成多個矩形或者方形(8a， 8b， 8c)的輪廓，
8. 根據權利要求7所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述多 個矩形或者方形(8a， 8b, 8c)分別具有至少一個共同的側邊。
9. 根據權利要求8所迷的發光二極體晶片，其特徵在於，所述多 個矩形或者方形(8a， 8b， 8c)分別具有兩個共同的側邊。
10. 根據權利要求6至9之一所述的發光二極體晶片，其特徵在 於，所述接合墊(4)被布置在所述至少一個矩形或者方形(8a， 8b, 8c)的角點上，
11. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所述接觸條(2， 3 )包閨所述輻射出射面(1 )的至少一個部分區域(11),
12. 根據權利要求ll所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述 接觸條(2, 3)包閨所述輻射出射面(1)的80%以上.
13. 根據權利要求ll或12所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 在所述輻射出射面(1)的被所述接觸條(2, 3)包圍的部分區域(ll) 上塗敷有發光轉換層(12).
14. 根據權利要求1至5之一所迷的發光二極體晶片，其特徵在 於，所述接觸結構(2， 3， 4)被構造為叉形.
15. 根據權利要求14所述的發光二極體晶片，其特徵在於，在所 述輻射出射面(1 )上在所述接觸條(2, 3 )之間塗敷有發光轉換層(12 ),
16. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所述接觸條中的至少一個(3)具有可變的寬度.
17. 根據權利要求16所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述 寬度從所迷接合墊(4)出發連續增大，
18. 根據權利要求16所述的發光二極體晶片，其特徵在於，具有 可變的寬度的接觸條(3)包含多個具有不同寬度的部分區域(5， 6, 7),
19. 根據權利要求18所述的發光二極體晶片，其特徵在於，與所 述接合墊(4 )的距離較大的部分區域(7 )比與所述接合墊(4 )的距 離較小的部分區域(5， 6)更寬.
20. 根據權利要求18或19之一所述的發光二極體晶片，其特徵 在於，所述接觸條(3)的部分區域(5， 6, 7)的寬度與在所述發光 二極體晶片工作時通過相應的部分區域(5， 6， 7)出現的電流強度匹 配，
21. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所述接觸條(2， 3)的寬度在IO,和40,之間，其中該範閨包括10nm 和40,在內。
22. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所述發光二極體晶片是薄膜發光二極體晶片。
23. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所迷發光二極體晶片具有有源層(15)，該有源層包含IiUlyGamN， 其中, 0么y《1並且x+y《1,
24. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述輻射出射面(1)的至少一個側邊(9， 10)的長度為400nm或者 更長.
25. 根據權利要求24所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述 輻射出射面(1)的至少一個側邊(9， 10)的長度為800nm或者更長，
26. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 規定所述發光二極體晶片以300mA或者更大的電流強度工作.
27. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所述接觸結構(2， 3, 4)是結構化的Ti-Pt-Au層序列.
28. 根據權利要求27所述的發光二極體晶片，其特徵在於，所述 接觸結構(2, 3， 4)吸收由所迷晶片所產生的輻射.
29. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所述接觸結構(2, 3， 4)沒有鋁.
30. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 少於15%的所述輻射出射面(1)被所述接觸結構(2, 3， 4)復蓋。
31. 根據上述權利要求之一所述的發光二極體晶片，其特徵在於， 所述發光二極體晶片包含半導體層序列(13)，該半導體層序列包括 有源層(15)，並且在所迷半導體層序列(13)的位於所述輻射出射 面(1)對面的主面(18)上設置有反射接觸層(17),其中所述主面(18)的位於所述接合墊(4)對面的區域被所述接觸層(17)留空，
32. 根據引用權利要求13或者15的權利要求31所述的發光二極 管晶片，其特徵在於，所迷主面(18)的位於所述發光轉換層(12) 對面的區域被所述接觸層(17)留空.
全文摘要
在具有輻射出射面(1)和接觸結構(2，3，4)的發光二極體晶片中，該接觸結構被布置在輻射出射面(1)上並且包括接合墊(4)和多個被設置用於電流擴展的接觸條(2，3)，這些接觸條與接合墊(4)導電連接，接合墊(4)被布置在輻射出射面(1)的邊緣區域中。該發光二極體晶片的特色尤其在於在接觸結構(2，3，4)中對所發射的輻射(23)的減少的吸收。
文檔編號H01L33/00GK101238591SQ200680028603
公開日2008年8月6日 申請日期2006年6月2日 優先權日2005年6月2日
發明者A·韋馬, B·哈恩, E·K·M·古恩瑟, F·埃伯哈德, J·史特勞斯, J·鮑爾, M·裡克特, R·奧博施米德, V·哈爾 申請人:奧斯蘭姆奧普託半導體有限責任公司