DE102007061140A1 - Optoelectronic component with cooling element - Google Patents
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Abstract
Es wird ein optoelektronisches Bauelement mit einem Halbleiterkörper (1), der eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht (2) und eine Strahlungsaustrittsfläche (3) aufweist, angegeben. Auf der Strahlungsaustrittsfläche (3) des Halbleiterkörpers (1) ist ein Kühlelement (4) angeordnet, das für die von dem Halbleiterkörper (1) emittierte Strahlung transparent ist.An optoelectronic component with a semiconductor body (1) which has an active layer (2) suitable for generating electromagnetic radiation and a radiation exit surface (3) is specified. On the radiation exit surface (3) of the semiconductor body (1), a cooling element (4) is arranged, which is transparent to the radiation emitted by the semiconductor body (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement mit einem Kühlelement.The The invention relates to an optoelectronic component with a cooling element.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optoelektronisches Bauelement mit einer verbesserten Wärmeabfuhr anzugeben.It It is an object of the present invention to provide an optoelectronic Specify component with improved heat dissipation.
Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The object is achieved by an optoelectronic component according to the Claim 1 solved. Advantageous embodiments and Further developments of the invention are the subject of the dependent Claims.
Erfindungsgemäß ist ein optoelektronisches Bauelement mit einem Halbleiterkörper vorgesehen, wobei der Halbleiterkörper eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeignete aktive Schicht aufweist. Ferner weist der Halbleiterkörper eine Strahlungsaustrittsfläche auf. Auf der Strahlungsaustrittsfläche ist ein Kühlelement angeordnet, das für die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung transparent ist.According to the invention an optoelectronic component with a semiconductor body provided, wherein the semiconductor body for generating a having electromagnetic radiation suitable active layer. Furthermore, the semiconductor body has a radiation exit surface on. On the radiation exit surface is a cooling element arranged for that of the semiconductor body emitted radiation is transparent.
Durch das auf der Strahlungsaustrittsfläche angeordnete Kühlelement kann die Wärme von dem Halbleiterkörper effektiv abgeführt werden. Das Kühlelement besitzt vorteilhafterweise einen möglichst kleinen thermischen Widerstand und eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit, sodass die von dem Halbleiterkörper an das Kühlelement abgegebene Verlustwärme in dem Kühlelement effektiv verteilt werden kann. Dadurch erfolgt in dem Kühlelement eine effiziente Wärmespreizung der von dem Halbleiterkörper abgegebenen Verlustwärme. Das ist besonders vorteilhaft bei Halbleiterkörpern, die unter hohen Leistungen betrieben werden, da bei hohen Leistungen die Wärmeabfuhr der Verlustwärme des Halbleiterkörpers mit zunehmenden Leistungsdichten immer schwieriger wird. Es ist deshalb notwendig, die entstandene Verlustwärme des Halbleiterkörpers mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand an das Kühlelement abzugeben.By the cooling element arranged on the radiation exit surface Can the heat from the semiconductor body effectively be dissipated. The cooling element advantageously has the smallest possible thermal resistance and a highest possible thermal conductivity, so that of the semiconductor body to the cooling element dissipated heat loss in the cooling element effectively can be distributed. This takes place in the cooling element an efficient heat spreading of the semiconductor body emitted heat loss. This is especially beneficial Semiconductor bodies that operate at high power be because at high power, the heat dissipation of the heat loss the semiconductor body with increasing power densities getting harder and harder. It is therefore necessary, the resulting Heat loss of the semiconductor body with a possible to give small thermal resistance to the cooling element.
Das Kühlelement ist vorteilhaft auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers angeordnet, sodass die von dem Halbleiterkörper entstandene Verlustwärme an das Kühlelement abgegeben werden kann. Durch die direkte Anordnung des Kühlelements auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers kann mit Vorteil die Wärme des Halbleiterkörpers an das Kühlelement abgegeben werden, wobei sich der thermische Widerstand minimiert. Dadurch kann eine optimale Wärmeabfuhr der von dem Halbleiterkörper abgegebenen wärme erzielt werden.The Cooling element is advantageous on the radiation exit surface of the semiconductor body, so that of the semiconductor body resulting heat loss are delivered to the cooling element can. Due to the direct arrangement of the cooling element the radiation exit surface of the semiconductor body can with advantage the heat of the semiconductor body be delivered to the cooling element, wherein the thermal Resistance minimized. This allows optimal heat dissipation the heat emitted by the semiconductor body heat be achieved.
Das Kühlelement ist für die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung transparent. Dadurch kann die im Halbleiterkörper erzeugte Strahlung effizient durch das Kühlelement ausgekoppelt werden.The Cooling element is for the of the semiconductor body emitted radiation transparent. As a result, in the semiconductor body generated radiation efficiently decoupled by the cooling element become.
Die
aktive Schicht des Halbleiterkörpers weist einen pn-Übergang,
eine Doppelheterostruktur, einen Einfachquantentopf (SQW, single
quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi
quantum well) zur Strahlungserzeugung auf. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur
entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der
Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge,
Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.
Beispiele für MQW-Strukturen sind in den Druckschriften
Bevorzugt basiert der Halbleiterkörper auf einem Nitridverbindungshalbleiter. "Auf Nitridverbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die aktive Epitaxieschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein Nitrid-III/V-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamIn1-n-mN umfasst, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des AlnGamIn1-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.Preferably, the semiconductor body is based on a nitride compound semiconductor. "Based on nitride compound semiconductors" in the present context means that the active epitaxial layer sequence or at least one layer thereof comprises a nitride III / V compound semiconductor material, preferably Al n Ga m In 1 nm N, where 0 ≦ n ≦ 1, 0 ≦ m ≤ 1 and n + m ≤ 1. This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may comprise one or more dopants as well as additional constituents which do not substantially alter the characteristic physical properties of the Al n Ga m In 1-nm N material. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these may be partially replaced by small amounts of other substances.
Bevorzugt ist der Halbleiterkörper an der dem Kühlelement gegenüberliegenden Seite auf einem Träger angeordnet, wobei der Träger an der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite vorzugsweise eine Wärmesenke aufweist. Durch das auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers angeordnete Kühlelement und durch die auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers angeordnete Wärmesenke kann eine effiziente Wärmeabfuhr der von dem Halbleiterkörper abgegebenen Verlustwärme erzielt werden. Dadurch kann die in dem Halbleiterkörper entstandene Verlustwärme mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand sowohl an das Kühlelement als auch an die Wärmesenke abgegeben werden. Dadurch wird eine effektive Kühlung des Halbleiterkörpers erzeugt, die bevorzugt für Halbleiterkörper, die mit hohen Leistungen betrieben werden, vorteilhaft sind.Prefers is the semiconductor body at the the cooling element arranged on a support opposite side, wherein the carrier is opposite to the semiconductor body Side preferably has a heat sink. Through the up the radiation exit surface of the semiconductor body arranged cooling element and through the on the opposite Side of the semiconductor body arranged heat sink can be an efficient heat dissipation of the semiconductor body dissipated heat loss can be achieved. This allows the in the semiconductor body resulting heat loss with as little thermal resistance as possible to the cooling element as well as to the heat sink be delivered. This will provide effective cooling of the Semiconductor body generated, which is preferred for semiconductor body, which are operated at high power, are advantageous.
Bevorzugt ist das Kühlelement ein Diamantplättchen. Diamant weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, die um ein Vielfaches besser ist als die Wärmeleitfähigkeit von beispielsweise Kupfer. Dadurch kann die in dem Halbleiterkörper entstandene Verlustwärme effektiv und mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand an das Kühlelement abgegeben werden. Eine effektive Kühlung des Halbleiterkörpers kann erzielt werden. Ferner ist Diamant für die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung transparent. Dadurch kann die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung vorteilhaft durch das Kühlelement ausgekoppelt werden.Preferably, the cooling element is a diamond plate. Diamond has a high thermal conductivity, which is many times better than the heat for example, copper. As a result, the heat loss arising in the semiconductor body can be delivered to the cooling element effectively and with as little thermal resistance as possible. An effective cooling of the semiconductor body can be achieved. Furthermore, diamond is transparent to the radiation emitted by the semiconductor body. As a result, the radiation emitted by the semiconductor body can advantageously be coupled out by the cooling element.
Das Diamantplättchen weist vorteilhaft einen Brechungsindex auf, der etwa so groß ist, wie der Brechungsindex eines Nitridverbindungshalbleiters. Dadurch kann die im Halbleiterkörper erzeugte Strahlung nahezu verlustfrei in das Diamantplättchen eintreten. Ein optoelektronisches Bauelement, das eine solche Materialkombination des Halbleiterkörpers und des Kühlelements aufweist, kann so eine effiziente Wärmeabfuhr der in dem Halbleiterkörper entstandenen Verlustwärme und gleichzeitig eine vorteilhafte Auskoppeleffizienz durch die im Wesentlichen angepassten Brechungsindizes des Halbleiterkörpers und des Kühlelements erzielen.The Diamond plate advantageously has a refractive index which is about as large as the refractive index of a Nitride compound semiconductor. As a result, in the semiconductor body generated radiation almost lossless entering the diamond plate. An optoelectronic device that contains such a combination of materials the semiconductor body and the cooling element, can thus be an efficient heat dissipation of the resulting in the semiconductor body Loss heat and at the same time a favorable Auskoppeleffizienz by the substantially matched refractive indices of the semiconductor body and the cooling element.
Bevorzugt überragt das Kühlelement den Halbleiterkörper seitlich. Besonders bevorzugt ist die laterale Ausdehnung des Kühlelements vier- bis zehnmal größer als die laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers.Preferably surmounted the cooling element laterally the semiconductor body. Particularly preferred is the lateral extent of the cooling element four to ten times greater than the lateral extent of the semiconductor body.
Dadurch, dass das Kühlelement eine größere laterale Ausdehnung aufweist als der Halbleiterkörper, kann die von dem Halbleiterkörper abgegebene Verlustwärme, die an das Kühlelement abgegeben wird, in dem Kühlelement effektiv verteilt werden, sodass eine effiziente Wärmespreizung des Wärmeflusses in dem Kühlelement entsteht. Eine effektive Wärmeabfuhr der aus dem Halbleiterkörper abgegebenen Wärme kann dadurch erzielt werden.Thereby, that the cooling element has a larger lateral Has expansion than the semiconductor body, the loss heat emitted by the semiconductor body, which is delivered to the cooling element, in the cooling element be effectively distributed, so that efficient heat spreading the heat flow in the cooling element is formed. An effective heat dissipation from the semiconductor body emitted heat can be achieved.
Vorzugsweise weist das Kühlelement auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite in Bereichen, die den Halbleiterkörper lateral überragen, eine Spiegelschicht auf.Preferably has the cooling element on the semiconductor body facing side in areas containing the semiconductor body protrude laterally, a mirror layer on.
Die Spiegelschicht kann beispielsweise Silber aufweisen. Ferner kann die Spiegelschicht beispielsweise aus dielektrischen Schichten bestehen.The Mirror layer may, for example, have silver. Furthermore, can the mirror layer, for example, consist of dielectric layers.
Die Spiegelschicht, die auf das Kühlelement in Bereichen, die den Halbleiterkörper lateral überragen, aufgebracht sein kann, muss nicht die Eigenschaft erfüllen, einen ohmschen Kontakt herzustellen, sodass die Spiegelschicht dahingehend optimiert werden kann, eine möglichst hohe Reflektivität für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung zu erzeugen. Die Strahlung, die aus dem Halbleiterkörper in das Kühlelement eintritt, an der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Grenzfläche des Kühlelements totalreflektiert wird und auf die Spiegelschicht auftrifft, kann an der Spiegelschicht so reflektiert werden, dass die Strahlung an der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Grenzfläche des Kühlelements aus dem optoelektronischen Bauelement ausgekoppelt wird. Die Auskoppeleffizienz der von der aktiven Schicht emittierten Strahlung aus dem Bauelement ist somit in diesen äußeren Be reichen, die lateral zu dem Halbleiterkörper versetzt sind, mit Vorteil besonders hoch. Dadurch kann die Gesamteffizienz des Bauelements gesteigert werden.The Mirror layer pointing to the cooling element in areas that laterally project beyond the semiconductor body applied can not satisfy the property, an ohmic Make contact so that the mirror layer to be optimized can, as high a reflectivity for to generate the radiation emitted by the active layer. The Radiation coming from the semiconductor body into the cooling element occurs, at the opposite of the semiconductor body Total surface of the cooling element totally reflected and impinges on the mirror layer, can at the mirror layer be reflected so that the radiation at the the semiconductor body opposite interface of the cooling element is coupled to the optoelectronic component. The decoupling efficiency is the radiation emitted by the active layer from the device thus in these outer areas, the lateral ones offset to the semiconductor body, with particular advantage high. This can increase the overall efficiency of the device become.
Bevorzugt weist das Kühlelement auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite in Bereichen, die den Halbleiterkörper überragen, Stützelemente auf.Prefers has the cooling element on the semiconductor body facing side in areas that extend beyond the semiconductor body, Support elements on.
Besonders bevorzugt ist der Halbleiterkörper an der dem Kühlelement gegenüberliegenden Seite auf einem Träger angeordnet, wobei der Träger an der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite eine Wärmesenke aufweist.Especially Preferably, the semiconductor body is at the the cooling element arranged on a support opposite side, wherein the carrier is opposite to the semiconductor body Side has a heat sink.
Die Stützelemente verbinden vorteilhaft das Kühlelement mit der Wärmesenke. Dadurch kann der Wärmefluss von dem Kühlelement über die Stützelemente zur Wärmesenke geleitet werden, wodurch die in dem Halbleiterkörper entstandene Verlustwärme effizient über das Kühlelement und über die Stützelemente zu der Wärmesenke transportiert werden kann. Eine effiziente Kühlung des Halbleiterkörpers kann so erzeugt werden.The Support elements advantageously connect the cooling element with the heat sink. This allows the heat flow from the cooling element via the support elements are conducted to the heat sink, whereby in the semiconductor body resulting heat loss efficiently through the cooling element and via the support elements to the heat sink can be transported. An efficient cooling of the Semiconductor body can be produced in this way.
Die Stützelemente enthalten bevorzugt ein Metall oder eine Metalllegierung, um eine möglichst effiziente Wärmeleitung mit einem möglichst kleinen thermischen Widerstand zu erzeugen.The Support elements preferably contain a metal or a Metal alloy for the most efficient heat conduction to produce with the smallest possible thermal resistance.
Bevorzugt überragt das Kühlelement den Halbleiterkörper lateral, wobei das Kühlelement auf der dem Halbleiterkörper zugewandten Seite in Bereichen, die den Halbleiterkörper überragen, Stützelemente aufweist und die Stützelemente einen elektrischen Kontakt mit einem Leiterrahmen erzeugen.Preferably surmounted the cooling element laterally the semiconductor body, wherein the cooling element on the the semiconductor body facing side in areas that extend beyond the semiconductor body, Supporting elements and the support elements a produce electrical contact with a lead frame.
Dadurch können die Stützelemente sowohl zur Wärmeabfuhr der in dem Halbleiterkörper entstandenen Wärme als auch zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers dienen.Thereby The support elements can both for heat dissipation the heat generated in the semiconductor body as well as for electrical contacting of the semiconductor body serve.
Vorzugsweise weist das Bauelement eine erste und eine zweite auf dem Halbleiterkörper angeordnete elektrische Anschlussschicht auf, wobei die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht auf der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers angeordnet sind. Die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht sind mittels einer Trennschicht elektrisch gegeneinander isoliert.Preferably the device has a first and a second on the semiconductor body arranged electrical connection layer, wherein the first and the second electrical connection layer on the radiation exit surface opposite side of the semiconductor body are arranged. The first and second electrical connection layers are electrically insulated from each other by means of a separating layer.
"An der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet" bedeutet vorliegend, dass zumindest ein Teil der ersten beziehungsweise zweiten elektrischen Anschlussschicht der Halbleiterschichtenfolge in Richtung von der Strahlungsaustrittsfläche zur gegenüberliegenden Seite hin nachfolgt. Es ist jedoch nicht notwendig, dass die gesamte erste beziehungsweise zweite elektrische Anschlussschicht an der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Vielmehr kann sich ein Teilbereich der zweiten elektrischen Anschlussschicht von der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers durch einen Durchbruch der aktiven Schicht hindurch in Richtung zu der Strahlungsaustrittsfläche hin erstrecken. Die erste elektrische Anschlussschicht, die zweite elektrische Anschlussschicht und die Trennschicht sind jedoch derart ausgebildet, dass sie, insbesondere an der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers lateral überlappen."At the opposite of the radiation exit surface Page arranged here means that at least part of the first and second electrical connection layer of the semiconductor layer sequence in the direction from the radiation exit surface to the opposite Side follows. However, it is not necessary that the whole first and second electrical connection layer on the the radiation exit surface opposite Side is arranged. Rather, a portion of the second electrical connection layer of the radiation exit surface opposite side of the semiconductor body through a breakthrough of the active layer in the direction extend to the radiation exit surface. The first electrical connection layer, the second electrical connection layer and the separating layer are, however, designed such that they, in particular at the radiation exit surface opposite Side of the semiconductor body laterally overlap.
Vorzugsweise ist die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers frei von elektrischen Kontaktstellen wie Bondpads.Preferably is the radiation exit surface of the semiconductor body free of electrical contact points such as bond pads.
Die Gefahr einer Abschattung und/oder Absorption eines Teils der von der aktiven Schicht im Betrieb emittierten elektromagnetischen Strahlung durch die elektrischen Kontaktstellen wird auf diese Weise reduziert.The Danger of shading and / or absorption of part of the active layer emitted in operation by electromagnetic radiation the electrical contact points is reduced in this way.
Bevorzugt ist das optoelektronische Bauelement auf einer Montagefläche angeordnet, wobei die Montagefläche die Wärmeabfuhr und die elektrische Zuführung des Halbleiterkörpers sicherstellt. Beispielsweise sind die erste und die zweite elektrische Anschlussschicht mit einem Leiterrahmen elektrisch verbunden. Alternativ können zum Beispiel die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht über einen elektrischen Kontakt mit dem Leiterrahmen elektrisch verbunden sein.Prefers is the optoelectronic component on a mounting surface arranged, wherein the mounting surface heat dissipation and the electrical supply of the semiconductor body ensures. For example, the first and second electrical connection layers electrically connected to a lead frame. Alternatively you can For example, the first and / or the second electrical connection layer via an electrical contact electrically connected to the lead frame be.
Bei einer anderen Ausgestaltung weist die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht eine Mehrschichtstruktur auf. Beispielsweise weist die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht eine Haftvermittlungsschicht, eine Reflektorschicht und/oder eine Stromverteilungsschicht auf.at another embodiment, the first and / or the second electrical connection layer on a multi-layer structure. For example, points the first and / or the second electrical connection layer a Adhesive layer, a reflector layer and / or a current distribution layer on.
Ein elektrischer Kontaktbereich, der zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers geeignet ist, ist zweckmäßigerweise seitlich von der Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die elektrischen Kontaktbereiche können mit Vorteil großflächig ausgeführt sein, da sie die Emission elektromagnetischer Strahlung aus dem Halbleiterkörper nicht beeinträchtigen. Der Halbleiterkörper ist daher besonders gut zur Verwendung mit hohen Betriebsströmen geeignet. Anders ausgedrückt hat er mit Vorteil eine hohe Stromtragfähigkeit.One electrical contact area, for electrical contact the semiconductor body is suitable, is expediently arranged laterally from the semiconductor layer sequence. The electrical contact areas can be carried out over a large area with advantage be because they emit electromagnetic radiation from the Do not interfere with the semiconductor body. The semiconductor body is therefore particularly well suited for use with high operating currents. In other words, he has with advantage a high current carrying capacity.
Die Anordnung der Kontaktbereiche ist vorteilhafterweise frei wählbar. Der Kontaktbereich der Anschlussschichten kann zur p-seitigen Kontaktierung des Halbleiterkörpers und zur n-seitigen Kontaktierung des Halbleiterkörpers seitlich über die Stützelemente zu einem Leiterrahmen geführt werden. Ferner kann nur einer der zwei Kontaktbereiche der Anschlussschichten über die Stützelemente zu dem Leiterrahmen geführt werden. Der andere elektrische Kontaktbereich einer Anschlussschicht kann dabei durch den Träger des Halbleiterkörpers geführt werden, sodass die p-seitige oder n-seitige Kontaktierung von der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite des Trägers her erfolgt.The Arrangement of the contact areas is advantageously freely selectable. The contact region of the connection layers can be used for p-side contacting of the semiconductor body and for n-side contacting the semiconductor body laterally over the support elements be led to a ladder frame. Furthermore, only one can the two contact areas of the terminal layers over the Support elements are guided to the lead frame. The other electrical contact region of a connection layer can thereby be guided by the carrier of the semiconductor body, so that the p-side or n-side contacting of the semiconductor body opposite side of the carrier takes place ago.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass sowohl zur p-seitigen und zur n-seitigen Kontaktierung der erste und der zweite elektrische Kontaktbereich der Anschlussschichten durch den Träger geführt werden, so dass die p-seitige und die n-seitige Kontaktierung von der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite des Trägers her erfolgt. Der elektrische Kontakt zu einem Leiterrahmen wird somit auf der dem Halbleiterkörper gegenüberliegenden Seite des Trägers hergestellt. Die p-Seitige Kontaktierung wird dabei mittels der ersten elektrischen Anschlussschicht und die n-seitige Kontaktierung mittels der zweiten elektrischen Anschlussschicht hergestellt oder umgekehrt.A Another embodiment provides that both the p-side and for n-side contacting of the first and the second electrical Contact area of the terminal layers by the carrier be guided, so that the p-side and the n-side contacting from the semiconductor body opposite Side of the carrier is done here. The electrical contact to a lead frame is thus on the semiconductor body produced opposite side of the carrier. The p-side contact is thereby by means of the first electrical Terminal layer and the n-side contacting by means of the second electrical connection layer made or vice versa.
Bei einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich ein Teilbereich der ersten oder zweiten elektrischen Anschlussschicht von der Strahlungsaustrittsfläche durch einen Durchbruch der aktiven Schicht hindurch in Richtung zu der der Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Seite hin. Bevorzugt ist ein zweiter elektrischer Kontakt für die erste oder die zweite elektrische Anschlussschicht, die sich durch den Durchbruch erstreckt, auf der der Strahlungsaustrittsfläche gegenüberliegenden Seite angeordnet.at In a further embodiment, a portion of the extends first or second electrical connection layer of the radiation exit surface through a breakthrough of the active layer in the direction to the side facing away from the radiation exit surface out. Preferably, a second electrical contact for the first or the second electrical connection layer, which is extends through the aperture on the radiation exit surface arranged opposite side.
Bei dieser Ausgestaltung kann der elektrische Kontakt einer Anschlussschicht über ein Stützelement zu einem Leiterrahmen geführt werden, wobei der zweite elektrische Kontakt durch den Träger zu einem Leiterrahmen geführt werden kann, oder beide elektrische Kontakte der ersten und der zweiten Anschlussschicht werden über Stützelemente zu jeweils einem Leiterrahmen geführt.at This configuration, the electrical contact of a connection layer via a support element led to a lead frame be, with the second electrical contact through the carrier to a lead frame can be performed, or both electrical Contacts of the first and second terminal layers are over Support elements each led to a lead frame.
Bei einer weiteren Ausgestaltung weist der Halbleiterkörper an der dem Kühlelement abgewandten Seite einen Träger auf, wobei der Träger eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, und die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht durch die Öffnungen zu der Halbleiterschichtenfolge verlaufen.at a further embodiment, the semiconductor body on the side facing away from the cooling element a carrier on, wherein the carrier has a plurality of openings , and the first and / or the second electrical connection layer the openings extend to the semiconductor layer sequence.
Bei dieser Ausgestaltung wird somit die erste und/oder die zweite elektrische Anschlussschicht durch den Träger geführt und an der dem Halbleiterkörper abgewandten Seite des Trägers mit einem Leiterrahmen elektrisch verbunden.at This configuration is thus the first and / or the second electrical Connection layer guided by the carrier and on the side facing away from the semiconductor body of the carrier electrically connected to a lead frame.
Vorzugsweise ist die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers poliert. Die Strahlungsaustrittsfläche ist also nicht wie herkömmlicher Weise aufgeraut. Dadurch schließen das Kühlelement und der Halbleiterkörper direkt aneinander an. Es entsteht mit Vorteil kein Abstand zwischen der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterkörpers und dem Kühlelement. Dadurch, dass vorzugsweise der Brechungsindex des Halbleiterkörpermaterials und des Kühlelementmaterials im Wesentlichen im gleichen Wertebereich liegen, kann die im Halbleiterkörper erzeugte Strahlung nahezu verlustfrei in das Kühl element eindringen. „Im Wesentlichen im gleichen Wertebereich liegen" bedeutet vorliegend, dass die Abweichung des Brechungsindizes des Halbleiterkörpermaterials und des Kühlelementmaterials nicht größer als einschließlich 0,3 beträgt.Preferably is the radiation exit surface of the semiconductor body polished. The radiation exit surface is therefore not like roughened conventionally. Close by the cooling element and the semiconductor body directly to each other. It arises with advantage no distance between the Radiation exit surface of the semiconductor body and the cooling element. In that preferably the refractive index the semiconductor body material and the cooling element material can be substantially in the same range of values, that in the semiconductor body generated radiation almost lossless in the cooling element penetration. "Essentially in the same value range" In this case, the deviation of the refractive indices of the Semiconductor body material and the cooling element material not greater than 0.3 inclusive.
Bevorzugt weist das Kühlelement auf der von dem Halbleiterkörper abgewandten Oberfläche eine Aufrauung auf. Dadurch wird die von dem Halbleiterkörper emittierte Strahlung an der Oberfläche gestreut, wodurch sich die Auskoppeleffizienz der Strahlung erhöht.Prefers has the cooling element on the of the semiconductor body facing away from a roughening on. This will the radiation emitted by the semiconductor body at the Surface scattered, resulting in the coupling-out the radiation increases.
Bevorzugt ist auf der von dem Halbleiterkörper abgewandten Seite des Kühlelements eine TiO2-Schicht angeordnet. Da das Kühlelement teilweise schwer aufzurauen sein kann, kann alternativ die auf dem Kühlelement aufgebrachte TiO2-Schicht, die ebenfalls einen Brechungsindex, der im Wesentlichen in einem Bereich des Brechungsindizes eines Nitridverbindungshalbleiters liegt, aufgeraut sein. Bevorzugt weist die TiO2-Schicht eine Aufrauung auf, wodurch eine Streuung an der Austrittsseite der TiO2-Schicht erzielt werden kann. Dadurch erhöht sich die Strahlungsauskoppeleffizienz des Bauelements mit Vorteil.Preferably, a TiO 2 layer is arranged on the side of the cooling element facing away from the semiconductor body. Alternatively, since the cooling element may be difficult to roughen partially, the TiO 2 layer deposited on the cooling element, which also has a refractive index substantially in a range of refractive indices of a nitride compound semiconductor, may be roughened. Preferably, the TiO 2 layer has a roughening, whereby a scattering on the exit side of the TiO 2 layer can be achieved. As a result, the radiation coupling-out efficiency of the component increases with advantage.
Die Streuung an der Auskoppelseite des Bauelements kann ferner durch geometrische Strukturen, wie beispielsweise Pyramiden oder Mikroprismen, durch eine Aufrauung der Auskoppelseite oder durch photonische Kristallstrukturen erfolgen. Die Auskoppeleffizienz erhöht sich vorteilhaft. Alternativ kann die Streuung der Strahlung durch eine Kombination der einzelnen Ausführungsformen der Auskoppelstrukturen erzeugt werden.The Scattering on the outcoupling side of the device may further by geometric structures, such as pyramids or microprisms, by roughening the decoupling side or by photonic crystal structures respectively. The coupling-out efficiency increases advantageously. Alternatively, the scattering of the radiation by a combination the individual embodiments of the coupling-out structures be generated.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Kühlelement auf der abgewandten Seite des Halbleiterkörpers eine Konverter schicht mit darin enthaltenem Leuchtstoff auf. Dadurch, dass die Konverterschicht auf dem Kühlelement aufgebracht ist, kann die Konverterschicht durch das Kühlelement effektiv gekühlt werden. Eine Überhitzung der Konverterschicht oder des Leuchtstoffs in der Konverterschicht kann dadurch mit Vorteil vermindert werden. Eine solche Ausgestaltung des Bauelements ist vor allem vorteilhaft bei Bauelementen, die dafür vorgesehen sind, weißes Licht abzustrahlen.at a preferred embodiment, the cooling element the opposite side of the semiconductor body, a converter layer with phosphor included therein. As a result, the converter layer is applied to the cooling element, the converter layer be effectively cooled by the cooling element. Overheating of the converter layer or the phosphor in the converter layer can be thereby advantageously reduced. Such an embodiment of the device is especially advantageous for components intended for white To emit light.
Vorzugsweise ist der Halbleiterkörper eine Leuchtdiode. Besonders bevorzugt ist der Halbleiterkörper als Dünnfilmchip ausgebildet.Preferably the semiconductor body is a light emitting diode. Especially preferred the semiconductor body is designed as a thin-film chip.
Bei einem Dünnfilmchip ist das Herstellungssubstrat, auf dem der Schichtstapel für den Halbleiterkörper hergestellt, insbesondere abgeschieden wurde, bereichsweise oder vollständig entfernt. Das Herstelllungssubstrat ist vorzugsweise das Aufwachssubstrat, auf dem der Schichtstapel epitaktisch aufgewachsen ist.at A thin film chip is the manufacturing substrate on which the layer stack is produced for the semiconductor body, was deposited in particular, regionally or completely away. The production substrate is preferably the growth substrate, on which the layer stack has grown epitaxially.
Ein
Grundprinzip eines Dünnfilmchips ist beispielsweise in
der Druckschrift
Weitere
Merkmale, Vorteile, bevorzugte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten
des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung
mit den
Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.Same or equivalent components are always the same Provided with reference numerals. The illustrated components as well as the Size ratios of the components with each other are not to be considered as true to scale.
In
Das
optoelektronische Bauelement weist einen Halbleiterkörper
(
Bevorzugt
basiert der Halbleiterkörper (
Der
Halbleiterkörper (
Die
Verlustwärme, die bei Betrieb des Halbleiterkörpers
(
Durch
die direkte Anordnung des Kühlelements (
Das
Kühlelement (
Das
Kühlelement (
Das
Kühlelement (
Die
Strahlungsaustrittsfläche (
Das
Diamantplättchen (
Die Streuung an der Auskoppelseite des Bauelements könnte ferner durch geometrische Strukturen, wie beispielsweise Pyramiden oder Mikroprismen, durch eine Aufrauung der Aus koppelseite oder durch photonische Kristallstrukturen erfolgen. Alternativ könnte die Streuung der Strahlung durch eine Kombination der einzelnen Ausführungsformen der Auskoppelstrukturen erzeugt werden.The Scattering at the outcoupling side of the device could further by geometric structures, such as pyramids or Microprisms, by a roughening of the coupling side or through Photonic crystal structures take place. Alternatively could the scattering of radiation through a combination of the individual Embodiments of the coupling-out structures are generated.
Vorzugsweise
ist der Halbleiterkörper (
Bei
einer Dünnfilm-LED ist das Herstellungssubstrat, auf dem
der Schichtstapel für den Halbleiterkörper (
Bevorzugt
ist der Halbleiterkörper (
Das
Diamantplättchen (
Auf
der dem Halbleiterkörper (
Dabei
muss die Spiegelschicht (
Das
Diamantplättchen (
Dadurch,
dass das Diamantplättchen (
Vorzugsweise
weist das Bauelement eine erste und eine zweite auf dem Halbleiterkörper
(
Dadurch
ist die Strahlungsaustrittsfläche (
Bevorzugt
erstreckt sich ein Teilbereich der ersten oder der zweiten elektrischen
Anschlussschicht (
Alternativ
können sowohl die erste als auch die zweite elektrische
Anschlussschicht (
Der
Träger (
In
Das
Ausführungsbeispiel von
Der
Halbleiterkörper (
Auf
der Strahlungsaustrittsfläche (
Eine
erste Anschlussschicht (
Mittels
einer Lot- oder Klebstoffschicht (
Die
erste und die zweite elektrische Anschlussschicht (
Alternativ
kann der Durchbruch (
Ferner
kann sowohl die erste elektrische Anschlussschicht (
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not by the description However, this includes any new feature and any combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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