专利名称：发光二极管芯片的制作方法
发光二极管芯片 本申请涉及一种发光二极管芯片。本专利申请要求德国专利申请10 2008 054 218. 0的优先权，其公开内容通过引
用结合于此。发光二极管芯片包括半导体层序列，其具有适于产生电磁辐射的有源层，并且包括第一电连接层，其触碰并且导电接触半导体层序列。第一电连接层尤其是通过多个接触面触碰并且接触半导体层序列。已知了大功率发光二极管芯片，其与其他已知的发光二极管芯片相比以特别高的电流密度驱动并且发射特别高的辐射功率。此外，例如已知了大灯，其具有发光二极管芯片作为发光装置。针对这种大灯的例子是用于机动车的前大灯。在大功率发光二极管芯片的情况下，基本的追求是，在发光二极管芯片工作时电流尽可能均勻地分布到整个半导体层序列上地注入到半导体层序列中。为了将发光二极管芯片设计得尽可能有效，其应以总体上尽可能高的电流密度来驱动。另一方面，应避免过高的局部电流密度，因为这会对发光二极管芯片的半导体层序列的功能性有负面影响。借助在半导体层序列的整个有源区上均勻分布的电流密度，可以最佳地利用整个有源区并且将发光二极管芯片尽可能有效地设计。—个任务是提出一种发光二极管芯片，借助其可以以技术上简单的方式实现不同的大灯应用，尤其是实现机动车的前大灯。本发明提出了一种发光二极管芯片，其第一电连接层借助多个接触面触碰并且导电接触半导体层序列。在发光二极管芯片中，有目的地通过将接触面的面密度沿着半导体层序列的主延伸平面不均勻分布来设置在半导体层序列中的不均勻的电流密度分布或电流分布。不同于传统的发光二极管芯片，并不针对尽可能均勻的电流分布或者电流密度分布进行优化，而是有目的地设置不均勻的电流分布。这例如提供了如下可能性将发光二极管芯片的发射特性、例如在所发射的射束锥内的辐射密度分布更好地关于特定应用方面进行优化。根据一个有利的实施形式，不均勻的电流密度分布或电流分布尤其设置为使得半导体层序列或者发光二极管芯片的主耦合输出面的第一区域具有为半导体层序列或者发光二极管芯片的主耦合输出面的至少一个第二区域至少三倍的特定辐照强度(单位w/m2) 或特定照明强度(单位lm/m2)。主耦合输出面的照明强度例如可以借助检测器来测量，以该检测器行经主耦合输出面并且因此获得照明强度的二维空间的分辨率。附加地或可替选地，照明强度可以借助光密度摄像机或者辐射密度摄像机来确定，其方式是光密度或辐射密度在不同的角度下被测量并且积分为照明强度或者辐照强度。测量可以在主耦合输出面的紧邻附近进行。可替选地，也可以(以距芯片耦合输出面更大的距离地)测定芯片耦合输出面的映射，并且因此确定主耦合输出面的辐照强度
4或照明强度。根据发光二极管芯片的一个实施形式，主耦合输出面的第一区域的辐照强度或者照明强度是在第二区域中的辐照强度或者照明强度的至少五倍或者至少十倍。主耦合输出面是朝着发光二极管芯片的主发射方向的主侧的面，通过该面可以将电磁辐射耦合输出到邻接的介质上。主耦合输出面在主发射方向上设置在有源层之后。被辐射不可透射的或吸收大于50%的辐射的层覆盖的部分面并不属于主耦合输出面。这种层的一个例子是接合垫，其设置在半导体层序列的主发射侧上。半导体层序列或者发光二极管芯片的朝着主发射方向的面的被这种接合垫覆盖的区域并不属于主耦合输出面。半导体层序列的主耦合输出面相应地是半导体层序列的朝着主发射方向的主侧的、在主发射方向上设置在有源层之后的面本身。其尤其可以通过半导体层的外表面形成或者具有该外表面。而发光二极管芯片的主耦合输出面可以至少部分通过如下材料形成 该材料并不是半导体层序列的组成部分。在发光二极管芯片的一个实施形式中，将发光转换材料施加到半导体层序列的主耦合输出面上。发光转换材料具有至少一种发光材料，该发光材料可以通过由有源层发射的电磁辐射激发并且将该电磁辐射转换成具有改变的发射光谱的电磁辐射。在半导体层序列的主耦合输出面借助这种发光转换材料覆盖并且发光二极管芯片不具有在主发射方向上设置在发光转换材料之后的其他材料时，发光二极管芯片的主耦合输出面至少部分通过发光转换材料的朝着主发射方向的面来形成。发光二极管芯片的主耦合输出面原则上可以至少部分地通过任意的辐射可透射的材料形成，该材料并不是半导体层序列的材料。在本说明书中以及在权利要求中，主耦合输出面理解为半导体层序列的主耦合输出面、发光二极管芯片的主耦合输出面、或半导体层序列以及发光二极管芯片的主耦合输出面。接触面优选彼此间隔。然而可替选地，也可能的是，多个接触面或者接触面的一些彼此一体式地构建。例如，多个比较大的接触面可以借助比较薄的接触接片彼此连接，接触接片同样触碰半导体层序列。然而与比较大的接触面相比，通过接触接片优选将明显更少的电流注入到半导体层序列中。例如通过可能的接触接片或者接触连接将总电流的小于 10%、优选小于5%、特别优选小于2%注入到半导体层序列中。在发光二极管芯片的一个扩展方案中，第一接触层具有至少10个、优选至少25 个、特别优选至少50个接触面。如已经提及的那样，接触面至少大部分分别彼此间隔。然而，它们也可以部分或者完全彼此连接地实施。例如，多个面积比较大的接触面可以借助面积比较小的连接元件例如连接接片连接。决定性的是，足够不均勻的电流密度分布借助接触面的面密度在半导体层序列中的不均勻分布来实现。根据一个扩展方案，不均勻的电流分布也是在半导体层序列中的不对称的电流分布。该电流分布有目的地通过接触面的面密度沿着半导体层序列的主延伸平面不对称的分布来设置。借助所说明的技术手段，恰好也可以以技术上简单的方式有目的地实现在半导体层序列中的不对称的电流分布。在发光二极管芯片的另一实施形式中，半导体层序列或发光二极管芯片的主耦合输出面在俯视图中具有长形伸展的形状。俯视图理解以如下角度来看主耦合输出面该角度垂直于主耦合输出面或半导体层序列的主延伸平面走向。长形伸展的形状具有长度，其理解为主耦合输出面沿着其主延伸方向的延伸。根据发光二极管芯片的一个改进方案，长度在2mm到IOmm之间，其中包括端值。特别优选地， 长度大于或者等于3mm，特别优选地大于或者等于4mm。通过使用多个分布在半导体层序列上的接触面，发光二极管芯片可良好地在其大小上缩放。长形伸展的主耦合输出面具有宽度，其理解为在主耦合输出面的俯视图中主耦合输出面的垂直于长度所测量的延伸。根据一个扩展方案，该宽度为大于或者等于0. 5mm且小于或者等于2mm。优选地，宽度为至少1mm。主耦合输出面的长度与宽度的比例为大于或等于4 1，优选为大于或等于5 1 或 6 1。为了描述发光二极管芯片的另一实施形式，主耦合输出面以所设想的分割划分成两个半部。两个半部通过边界线彼此分离，该边界线与主耦合输出面的纵向延伸垂直地在中部相交。纵向延伸对应于长形伸展的主耦合输出面的上面所定义的长度。在该实施形式中设计的是，接触面的数目或者加和的面积在俯视图中在一个半部的区域中比在另一半部的区域中大至少15%，优选大至少20%。发光二极管芯片的另一实施形式借助将长形伸展的主耦合输出面设想地分割成三个三分之一部来限定。该分割具有边界线，其垂直地与主耦合输出面的纵向延伸相交。第一边界线在三分之一处与纵向延伸相交，并且第二边界线在其总长度的三分之二处与纵向延伸相交。该实施形式设计为，接触面的数目或者加和的面积在俯视图中在中部的三分之一部的区域中比在外部的两个三分之一部的区域中分别大至少30%，优选大至少45%、特别优选大至少65%。根据发光二极管芯片的另一实施形式，主耦合输出面在俯视图中具有不对称的形状。根据发光二极管芯片的另一扩展方案，半导体层序列或者发光二极管芯片的主耦合输出面在俯视图中具有边缘的两个区段，它们在主耦合输出面的外侧上形成在155°到 175°之间的角度，其中包括端值。在该扩展方案的一个改进方案中设计的是，主耦合输出面的第一区域与边缘的两个区段之一邻接或者距两个区段之一具有为主耦合输出面的最大宽度的最高20%的距离。相对于电流密度或者相应的辐射密度，在边缘的两个区段的至少之一附近存在主耦合输出面的热点(Hot Spot)。该热点直接与所述两个区段的至少之一邻接。可替选地， 该热点距边缘的两个区段的至少之一具有为主耦合输出面的最大宽度的最高20%的距离。 例如，该距离为 30μπι、50μπι、100μπι 或者 200 μ m。在其中主耦合输出面具有长形伸展的形状的实施形式中，根据一个扩展方案设计为，主耦合输出面的宽度在一个部位上或者在一个区域中具有至少局部的最小值，使得在该部位或者该区域之后在沿着主耦合输出面的长度的两个方向上是具有越来越大的宽度的区段。在该部位上或者在该区域中的最小值尤其也可以是主耦合输出面的宽度的全局最小值。根据至少一个另外的实施形式，第一连接层设置在半导体层序列的与主耦合输出面背离的背侧上。在该实施形式的一个扩展方案中设计为，存在第二电连接层，其同样设置在半导体层序列的背侧上。第二电连接层横向上与第一电连接层交迭并且相对于其电绝缘。第一电连接层和第二电连接层设置在背侧上的特征意味着半导体层序列的连接层的至少一部分在从主耦合输出面至背侧的方向上相继。然而并非必要的是，整个第一电连接层或第二电连接层设置在背侧上。更确切地说，例如第一电连接层的部分区域可以从背侧穿过有源层的穿通部朝着前侧的方向延伸。有利地，在一个进一步的扩展方案中附加地设计为，第一电连接层的至少一个部分区域从背侧穿过有源层的穿通部朝着主耦合输出面的方向延伸。尤其是也可以存在第一电连接层的多个部分区域，其尤其是可以分别穿过有源层的各自的穿通部朝着主耦合输出面的方向延伸。所述至少一个部分区域触碰半导体层序列并且形成第一电连接层的接触面的至少一个或者所有接触面。在第一电连接层的部分区域从背侧穿过有源层的穿通部朝着主耦合输出面延伸时，第一连接层的接触面优选分别设置在穿通部中。优选地，存在有源层的多个穿通部，第一电连接层的部分区域从背侧穿过这些穿通部朝着主耦合输出面延伸。特别优选地，第一电连接层的接触面的每个都与各自的穿通部相关。根据一个可替选的实施形式，存在第二电连接层，并且第一电连接层和第二电连接层都设置在半导体层序列的彼此对置的侧上。在第二电连接层设置在主耦合输出面的侧上时，第一电连接层设置在半导体层序列的对置的背侧上。在第一电连接层设置在主耦合输出面的该侧上时，第二电连接层设置在半导体层序列的对置的背侧上。在发光二极管芯片的一个扩展方案中，半导体层序列的主耦合输出面具有结构化部，其适于影响有源层中发射的辐射的传播和耦合输出。有利地，结构化部具有第一横向延伸，垂直于第一横向延伸所测定的第二横向延伸和/或垂直延伸，其大于或者等于电磁辐射的发射最大值的波长的0. 2倍并且小于或者等于电磁辐射的发射最大值的波长的5倍。 优选地，结构单元的至少大部分的第一横向延伸和第二横向延伸以及垂直延伸分别大于或等于电磁辐射的发射最大值的波长的0. 2倍并且小于或等于发射最大值的波长的5倍。根据一个有利的实施形式，发光二极管芯片在其工作中发射具有如下辐射密度分布的射束锥该辐射密度分布对应于用于机动车的近光灯的辐射密度分布。辐射密度分布尤其是为辐射锥只须借助投射光学装置以所希望的立体角来投射，使得实现了针对机动车的近光灯的规范。投射光学装置在此不必或者仅以小的程度影响影响辐射密度分布，由此实现了规范。根据一个扩展方案，该发光二极管芯片没有生长衬底如外延生长衬底，半导体层序列在其制造中生长在该生长衬底上。这种生长衬底至少大部分或者完全从半导体层序列去除。附加地或者可替选地，发光二极管芯片在其背侧上具有支承衬底。该支承衬底不是生长衬底而是如下支承体其在构建半导体层序列之后与该半导体层序列相连。第一电连接层和必要时第二电连接层也尤其可以设置在半导体层序列和支承衬底之间。关于主耦合输出面的形状方面的不同特征和实施形式(尤其是在俯视图中观察) 就其本身来看已经是一种发明，其也可以与不均勻的电流密度分布的有目的的设置无关地、有利地通过接触面的面密度的不均勻分布来实现。发光二极管芯片的其他优点、优选的实施形式和改进方案从以下结合附图所阐述的实施例中得到。其中
图1示出了根据第一实施例的发光二极管芯片的主耦合输出面的示意性俯视图；图2示出了根据第二实施例的发光二极管芯片的主耦合输出面的示意性俯视图；图3示出了根据第一实施例的发光二极管芯片的主耦合输出面的示意性俯视图， 其中带有绘制的所发射的不同大小辐射强度的区域；图4示出了具有投影光学装置的发光二极管芯片的布置的示意性侧视图；图5在横截面中示出了由图4中的投影光学装置发射的辐射锥的示例性辐射强度分布的视图；图6示出了根据第三实施例的发光二极管芯片的一部分的示意性剖面图；图7示出了根据第四实施例的发光二极管芯片的一部分的示意性剖面图；图8示出了根据第五实施例的发光二极管芯片的一部分的示意性剖面图；图9示出了根据第六实施例的发光二极管芯片的主耦合输出面的示意性俯视图；图10示出了根据第七实施例的发光二极管芯片的主耦合输出面的示意性俯视图；图11示出了根据第八实施例的发光二极管芯片的主耦合输出面的示意性俯视图；图12示出了根据第九实施例的发光二极管芯片的主耦合输出面的示意性俯视图；以及图13示出了根据第十实施例的发光二极管芯片的主耦合输出面的示意性俯视图。在这些实施例和附图中，相同或作用相同的组成部分分别设置有相同的附图标记。所示的组成部分以及组成部分彼此间的大小关系并不能视为合乎比例。更确切地说， 附图的一些细节为了更好的理解而被夸大地示出。在图1中，以主耦合输出面3的俯视图示意性地示出了发光二极管芯片。该发光二极管芯片在俯视图中具有长形伸展的并且不对称的形状。发光二极管芯片的形状例如为其基于矩形而获得，其中该矩形在纵向侧上设置有留空部70。留空部70例如具有三角形的形状或者具有三角形类型的形状。“三角形类型”意味着留空部的形状并非一定必须对应于三角形的严格数学定义，而是与该形状的微小偏差也是可能的。这种微小的偏差的例子是倒圆的边或者非精确直线走向的边线。在图1所示的实施例中，三角形并不是等腰三角形。然而在一个可替选的实施形式中，原则上其也可以是等腰三角形。在这样的情况下，在俯视图中发光二极管芯片的形状或者主耦合输出面3的形状也可以具有镜像对称性。在图2所示的实施例中，俯视图中所示的发光二极管芯片的主耦合输出面3具有与参照图1所阐述的实施例中相同的形状。而与图1中所说明的实施例不同，图2中所示的发光二极管芯片不具有留空部70。替代地，在俯视图中在在第一实施例中为留空部70的部位上构建接合垫26。发光二极管芯片因此总体上在俯视图中具有不同于主耦合输出面3 的形状。例如，发光二极管芯片具有矩形形状或者矩形类型的形状。
接合垫沈设置在发光二极管芯片的朝着主发射方向的主侧上。该接合垫用作遮光物。接合垫将在发光二极管芯片的有源层中产生的射到接合垫26上的辐射的至少大部分遮蔽。优选地，其遮蔽多于70%的、多于80%的或者多于90%的射到接合垫上的辐射。 接合垫沈尤其可以对于在有源层中产生的电磁辐射基本上完全不可透射。参照图1中所说明的实施例，发光二极管芯片代替留空部70例如也可以具有根据所示的留空部70成形的半导体层序列的部分，其不具有有源层或者其有源层与发光二极管芯片的其余部分电隔离。在该情况下在俯视图中，总体上有效的主耦合输出面3可以具有与发光二极管芯片不同的形状。朝着主发射方向的如下的面并不能视为主耦合输出面的一部分通过该面将少许的辐射耦合输出，然而该面在横向上并不与有源层的一部分交迭。在图1和2中分别绘出了发光二极管芯片的第一电连接层的多个接触面21的位置。接触面21可以设置在发光二极管芯片的半导体层序列的朝着主发射方向的前侧上。可替选地，其也可以设置在发光二极管芯片的半导体层序列的背离主发射方向的背侧上。在另一可替选的方案中，接触面21设置在发光二极管芯片的半导体层序列中，也就是说，其在垂直方向上位于半导体层序列的前侧与背侧之间。这类不同的实施形式结合图6、7和8 来进一步阐述。参照图1和2所说明的发光二极管芯片两者都示例性地具有第一电接触层的72 个接触面21。其也可以是更多个接触面，例如至少75个、至少80或者至少90个接触面21。 可替选地，也可以是较少的接触部，例如在50个到70个之间的接触面，其中包括端值。接触面例如全部都大小相同。可替选地，芯片也可以具有第一电接触层的不同大小的接触面21。尤其是，接触面21的面密度可以沿着半导体层序列的主延伸平面至少部分地通过不同大小的接触面来设置。附加地或可替选地，面密度通过沿着半导体层序列的主延伸平面改变接触面的数目来设置。接触面21在这些实施例中都彼此间隔。然而如在本说明书的发明内容部分已提及的那样，这并不一定是必需的。这样，例如更大的接触面可以借助面积比较小的接触面连接件而彼此连接。在此情况下，每个更大的紧凑接触面部分可以视为接触面21。在此情况下，也可以称接触面岛，它们至少部分借助接触面连接件彼此连接。在图1中借助虚线绘出了边界线，其将主耦合输出面3分成两个半部。边界线垂直于主耦合输出面3的纵向延伸1走向并且在中部与其垂直相交。纵向延伸4在主耦合输出面3或发光二极管芯片的整个伸展上朝着其主延伸线的方向延伸。在这样所划分的两个半部中，图1中在俯视图中的左半部具有例如39个大小相同的接触面。右半部例如具有32个大小相同的接触面。边界线穿过接触面21，该接触面既不属于一个半部也不属于另一半部。因此，在左半部中的接触面的数目比在右半部中的接触面的数目大20%。在接触面都大小相同时，于是在左半部中的接触面21的加和的面积同样比在右半部中的接触面的加和的面积大20%。仅仅由此已设置接触面的面密度沿着半导体层序列的主延伸平面的不均勻分布。在图2中绘制了两条虚线，它们是边界线，这些边界线将主耦合输出面3划分成三个三分之一部。边界线分别与纵向延伸1垂直地相交。其中一个边界线在纵向延伸的长度的三分之一处与纵向延伸1相交，并且另外的边界线在纵向延伸的长度的三分之二处与纵向延伸1相交。
在中部的三分之一部中包含33个接触面21。在左外部三分之一部中包含19个接触面21，而在右外部三分之一部中包含20个接触面21。因此，在中部三分之一部中比在外部两个三分之一部中分别设置有多于60%的更多接触面21。此外在接触面都大小相同时， 于是由此在中部三分之一部中的接触面21的加和的大小相应地大于两个外部的三分之一部的相应加和的接触面积。应理解的是，接触面21并未或并不一定设置在主耦合输出面3上。更确切地说， 接触面21的分割和相应的数目以及加和的大小涉及如下的接触面21 该接触面在对主耦合输出面3的俯视图中处于主耦合输出面3的相应区域中，尤其是处于主耦合输出面之下。 接触面21于是处于主耦合输出面3的其中一个半部或者另一半部的区域中(图1)或者处于主耦合输出面3的三分之一部之一的区域中(图2)。在图2中将主耦合输出面的中部三分之一部一分为二时，于是在这两个半部之一的区域中存在20个接触面21而在另一半部的区域中存在12个接触面21。因此，在主耦合输出面3的中部三分之一部的半部之一中比在主耦合输出面3的中部三分之一部的另一半部中设置多于60%的更多接触面21。主耦合输出面3在俯视图中具有如下部位在该部位处其宽度具有最小值4。沿着主耦合输出面的长度1在两个方向上在具有最小宽度4的部位之后是具有越来越大的宽度的区段。在端部处或在彼此对置的边缘处，主耦合输出面3例如具有最大宽度2。这是主耦合输出面3的宽度，也就是说，垂直于主耦合输出面3的主延伸线的最大延伸。主耦合输出面3的边缘具有两个区段38、39，它们在主耦合输出面3的外侧上形成例如大约165°的角度40。换言之，两个区段38、39彼此倾斜大约15°。具有这样成形的主耦合输出面3的发光二极管芯片特别适于作为用于机动车的大灯的发光装置。针对这种大灯的近光灯，标准尤其设计了在所发射的大灯锥的上部区域中的清晰的明暗边界。该明暗边界应在第一区段中大致水平地朝着道路走向，而在第二区段中以相对于水平大约15°地朝着路边向上走向。主耦合输出面3的边缘的两个区段38、39例如分别直线地实施。然而，这并非一定是必需的。例如，所述区段的至少一个可以至少分段地略微弯曲或以任意其他与直线不同的曲线构建。在这种情况下，两个区段38、39形成的角度40在区段38、39的主延伸线之间被测量。优选的是，在区段38、39之间的过渡具有清晰的弯折。然而这同样并不是必然的并且并非在所有情况下是必需的。例如，弯折可以圆化或者可以形成与在区段38、39之间的过渡不同地成形的边缘的区段。尤其也可能的是，主耦合输出面3的宽度在该过渡区段中或者在过渡区段的一部分中是最小的或者至少具有一个局部最小值。在图3中将多个区域绘制到主耦合输出面中，这些区域具有不同大小的辐照强度或者照明强度。所绘制的区域的边界大致沿着具有相同照明强度或辐照强度的线走向。主耦合输出面和接触面如参照图1和2所说明的实施例那样地构建。主耦合输出面的第一区域33具有最高的辐照强度或者照明强度。其余区域34、 35、36、37距第一区域33距离越远，则其辐照强度或者照明强度就越小。第一区域33的辐照强度例如为最外部的区域37的辐照强度的至少六倍或者至少八倍。
在图3中可明显看到的是，发光二极管芯片的主耦合输出面发射非常不均勻的辐射密度分布或发光密度分布。该不均勻的辐射密度分布或者发光密度分布有目的地通过在半导体层序列中的接触面的面密度的不均勻分布和与此关联的不均勻的电流密度分布来实现。借助这种发光二极管芯片，可以以技术上简单的方式实现用于机动车的近光灯的大灯。尤其是，针对大灯所描述的这种辐射密度分布或者发光密度分布，原则上可以通过借助投影光学装置50对主耦合输出面3的简单投影来实现。为此参见图4，其中在侧视图中示意性地示出了发光二极管芯片101和投影光学装置50。原则上可以有利地省去复杂特殊的光学装置，其中借助这种光学装置例如将很大程度上均勻的大灯锥“成形”，使得从该光学装置发射具有很不均勻的辐射密度分布或者发光密度分布的大灯锥。当然，仍然也可以使用光学装置，借助其影响辐射密度分布。然而， 这种可能的光学装置可以明显更为简单地开发和制造，因为至少大致的辐射密度分布已经可以通过发光二极管芯片的设计而实现。原则上，图1至3中所示的发光二极管芯片也可以“镜面对称地”构建，方式是，在这些图中所示的形状和结构在两个横向边缘(即芯片的边缘，它们在俯视图中沿着主耦合输出面的宽度走向)之一上镜面对称。在图5中示出了由图4中的投影光学装置50发射的射束锥在垂直于主发射方向地走向的平面上所得到的辐照强度或照明强度。可看到的是，在上侧上得到清晰的明暗边界。该明暗边界还具有如下区段其相对于其他区段或者相对于水平倾斜大约15°。在图5中示出的区域大致对应于图3中所绘的区域。第一区域33具有最高的辐照强度或者照明强度。区域距第一区域33越远，则在其中所测量的辐照强度或者照明强度就越小。在图6中以示意性侧向剖视图所示的示例性发光二极管芯片的区段中包含半导体层序列10。半导体层序列10包括有源层ll，p导电掺杂的半导体层13和η导电掺杂的半导体层12。尤其是，半导体层序列10的这些层11、12、13的每个都可以由多个部分层组成，它们尤其也可以具有不同的材料组分。半导体层序列例如具有III-V化合物半导体材料。III/V化合物半导体材料具有至少一种来自第三主族的元素，譬如B、Al、Ga、In，和至少一种来自第五主族的元素，譬如 N、P、As。尤其是，术语“III/V化合物半导体材料”包括二元、三元或者四元化合物的族，其包含至少一种来自第三主族的元素和至少一种来自第五主族的元素，例如氮化物半导体和磷化物半导体。这种二元、三元或者四元化合物还例如可以具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分。有源层11优选包括pn结、双异质结构、单量子阱(SQW，single quantum well)或者特别优选地包括多量子阱结构(MQW，multi quantum well)用于产生辐射。术语量子阱结构在此并不包含关于量化的维度方面的意义。由此，其尤其是包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。MQW结构的例子对于本领域技术人员而言是已知的。发光二极管芯片例如是薄膜发光二极管芯片。尤其是，该发光二极管芯片在其背侧上具有支承衬底。在一个扩展方案中，第一电连接层和第二电连接层至少部分设置在半导体层序列与支承衬底之间。
薄膜发光二极管芯片的特征在于以下典型特征中的至少一个-在半导体层序列(尤其为外延层序列)的朝着支承元件、尤其是支承衬底的主面上施加或者构建有反射层，其将半导体层序列中产生的电磁辐射的至少一部分向回反射到该半导体层序列中；-薄膜发光二极管芯片具有支承元件，支承元件不是在其上外延生长了半导体层序列的生长衬底，而是独立的支承元件，其事后固定在半导体层序列上；-半导体层序列具有在20μ m或者更小的范围中、尤其在10 μ m或者更小的范围中的厚度；-半导体层序列没有生长衬底。在此，“没有生长衬底”表示在必要时用于生长的生长衬底被从半导体层序列去除或者至少被强烈薄化。尤其是，生长衬底被薄化为使得其本身或者与外延层序列一起单独地并非自支承的。被强烈薄化的生长衬底的残留剩余物尤其是本身不适合于生长衬底的功能；以及-半导体层序列包含至少一个半导体层，所述至少一个半导体层带有具有混勻结构的至少一个面，混勻结构在理想情况下引起光在半导体层序列中的近似各态历经的分布，也就是说，混勻结构具有尽可能各态历经的随机散射特性。薄膜发光二极管芯片良好地近似于朗伯特表面辐射器并且例如因此良好地适于应用于大灯中，例如应用于机动车大灯。在图6所说明的例子中，半导体层序列10在朝着主发射方向的前侧上具有主耦合输出面31。在半导体层序列的与前侧对置的背侧上设置有第一电接触层20和第二电接触层25。第一电接触层20和第二电接触层25彼此电绝缘，例如借助电绝缘层23来彼此电绝缘。第一电连接层20和第二电连接层25横向上彼此交迭。在图6所示的实施例中， 电绝缘层23也与电连接层20、25在横向上彼此交迭。横向表示在平行于半导体层序列的主延伸平面的方向上。半导体层序列10在其背侧上具有穿通部，该穿通部穿过有源层11延伸。穿通部例如以凹陷形式构建。第一电连接层20的部分区域22从背侧穿过有源层的穿通部朝着主耦合输出面的方向延伸。在穿通部中，部分区域22借助至少一个连接面21触碰η导电掺杂的半导体层12。例如，发光二极管芯片的所有连接面21都以此方式来制造。也就是说，第一电连接层20的每个连接面21都通过部分区域22来形成，该部分区域从半导体层序列的背侧穿过有源层的穿通部朝着主耦合输出面的方向延伸并且触碰半导体层序列10的层。部分区域22相对于有源层11和ρ导电掺杂的半导体层13电绝缘，例如借助电绝缘层23来绝缘。穿通部以凹坑形式构建，其例如具有圆柱体或者椭圆形圆柱体、直角平行六面体、 圆锥体或者截圆锥体、棱锥体或截棱锥体的形状。可替选地，凹坑也可以构建为具有伸长的形状的沟。优选地，沟具有基本上平坦的底面。在一个扩展方案中，沟的横截面从底面朝着其开口增大。凹陷例如借助刻蚀来产生。凹陷的横截面从开口朝着底部的方向变细。相应地，第一电连接层20的部分区域 22在从半导体层序列的背侧朝着连接面21的过程中变细。在背侧的区域中，部分区域22 例如具有横向伸展220，该横向伸展的范围在1 μ m到40 μ m之间，其中包括端值。例如，横向伸展220为5 μ m、10 μ m、15 μ m、25 μ m或者35 μ m。连接面21的相应的横向延伸例如比在半导体层序列的背侧的区域中的横向延伸小10%到50%之间，其中包括端值。半导体层序列10的主耦合输出面31具有带有结构单元30的结构化部。结构单元30例如具有第一横向延伸、垂直于第一横向延伸所测定的第二横向延伸以及垂直延伸， 其分别在0. Ιμπι到2.5μπι之间的范围中，其中包括端值。结构单元可以大小不同并且不同地成形。它们适于影响电磁辐射从半导体层序列10的耦合输出。在半导体层序列10的主耦合输出面31上施加有发光转换层60。该发光转换层具有至少一种发光材料，其适于将有源层11中产生的电磁辐射至少部分地转换成改变了的波长范围的电磁辐射。发光转换层60的与半导体层序列10背离的外表面例如形成发光二极管芯片的主耦合输出面32。半导体层序列10的主耦合输出面31和发光二极管芯片的主耦合输出面32例如在俯视图中具有相同的形状。可能的是，发光二极管芯片的整个主耦合输出面32通过施加到半导体层序列10上的材料的外表面、例如发光转换层60的外表面来形成。然而可替选地也可能的是，仅仅主耦合输出面的一部分通过这种材料形成，并且另外的部分例如通过半导体层序列10的主耦合输出面31的暴露的区域形成。对于发光转换层60合适的是所有对于LED中的应用已知的发光材料。这种发光材料和发光材料混合物的例子是-氯硅酸盐，-正硅酸盐、硫化物、硫代金属和钒酸盐，-铝酸盐、氧化物、卤化磷酸盐，-氮化物、Sione和 Sialone，以及-稀土石榴石，如铈掺杂的钇铝石榴石和碱土元素。由半导体层序列10发射的电磁辐射通过结构单元30和发光转换层60散射。由此，与主耦合输出面32的邻接区域相比，在第一电连接层20的部分区域22之上的区域并未显得变暗或者仅仅略微显得变暗。半导体层序列例如具有高度100，该高度在3μπι到5μπι之间的范围中，其中包括端值。发光转换层60例如具有厚度61，其在15μπι到30μπι之间的范围中，其中包括端值。在图7所说明的实施例中，第一电连接层20不具有如下部分区域该部分区域通过穿通部而延伸穿过有源层11。代替地，第一电连接层20的电连接面21例如设置在半导体层序列10的背侧上。电连接面21触碰并且接触例如半导体层序列10的ρ导电掺杂的半导体层13。多个电连接层21例如借助电绝缘层23来构建。电绝缘层23在其中设置有电连接面21的区域中具有凹陷。第一电连接层的部分区域201分别延伸进凹陷中并且形成在半导体层序列10上的电连接面21。电绝缘材料的例子是二氧化硅。电连接面例如可以具有常用金属。附加地或者可替选地，电连接面也可以具有透明导电氧化物(transparent conductive oxides，TC0)，如铟锡氧化物或者氧化锌。在电绝缘层23中的开口例如具有横向伸展220，该横向伸展在Iym到40 μπι之间，或者在1 μ m到20 μ m之间，其中包括端值。电连接层21的相应横向伸展与电绝缘层23的开口的横向伸展220大致大小相同。在图7所说明的实施例中，第二电连接层可以设置在半导体层序列10的前侧上， 然而这并未示出。在图8所示的实施例中，第一电连接层20设置在发光二极管芯片的半导体层序列 10的前侧上。第一电接触层20具有第一部分层203，其对于由有源层11发射的电磁辐射是可透射的。第一部分层203例如与邻接的η导电掺杂的半导体层12并未形成导电接触或者仅仅形成比较差的导电接触。其例如具有TC0，如铟锡氧化物或者氧化锌。在第一电连接层20和半导体层序列10之间的良好导电的电接触借助第一电连接层20的第二部分层202形成。第二部分层202例如设置在第一部分层203与半导体层序列10之间。在第二部分层202触碰半导体层序列10的位置中构建电接触面1。第二部分层202例如触碰η导电掺杂的半导体层122。发光二极管芯片优选具有多个这种第二部分层202。第二部分层202例如通过非常薄的金属层形成。其例如可以仅仅数纳米厚，例如2nm、4nm或者5nm厚。可替选地也可能的是，电接触面21在不借助第一电连接层20的这种第二部分层202的情况下构建。这例如可以通过相应准备待接触的半导体层序列10的表面来实现。例如，半导体表面可以在其中不希望构建电接触面21的区域中被粗化，使得在可透射辐射的第一电连接层20的第一部分层203与半导体材料之间仅仅形成非常差地导电的或不导电的电接触。在其中希望有电接触面的区域中，半导体表面是比较平滑的，使得在可透射辐射的第一电连接层20的第一部分层203与半导体材料之间形成良好的导电接触。根据一个扩展方案，在图8所示的实施例中，第一电连接层20可以具有接合垫沈， 其用作辐射遮挡物(Strahlimgsblende)。具有这种接合垫沈的发光二极管芯片的实施形式前面结合图2已予以描述。接合垫沈例如与第一电连接层20的透射辐射的第一部分层 203导电连接。第二电连接层25在图8所说明的实施例中设置在半导体层序列10的背侧上。在图9至13中示出了带有不同成形的主耦合输出面3的发光二极管芯片的五个不同的实施例。在图9至12中所示的发光二极管芯片分别具有带有长形伸展的形状的主耦合输出面3，其由于至少一个留空部70而与矩形形状偏差。留空部70例如具有三角形的形状或者三角形类型的形状。出于简单原因，在下文中而仅仅使用表述“三角形留空部”。在图9和10所示的实施例中，留空部70例如在发光二极管芯片的整个长度1上延伸。三角形留空部70的两个边分别形成主耦合输出面3的边缘部分。在图9所示的实施例中，这些边近似大小相同。它们例如彼此偏差小于20%。在图10至12所示的实施例中，这些边具有极为不同的长度。例如，三角形留空部70的这些边之一为这些边的另外的边的两倍到五倍之间，其中包括端值。在图10所示的实施例中，留空部70的一个边例如是另外的边的两倍。在图11和 12所示的实施例中，三角形留空部70的一个边例如是另外的边的四倍。发光二极管芯片的图11中所示的实施例在俯视图中具有主耦合输出面，其不仅由于三角形留空部70而且由于明显更小的第二留空部而与矩形形状不同。两个留空部引入主耦合输出面的相同的主侧上。例如，它们彼此邻接。在留空部之间，主耦合输出面3具有点5或者区域，在其中主耦合输出面具有最大宽度2。从宽度具有最大值的该点或者区域出发，主耦合输出面3的宽度在沿着纵向延伸1的两个方向上越来越小。在根据图13的实施例中，主耦合输出面3的形状在俯视图中并不由于三角形留空部而是由于四边形留空部70而与矩形形状偏差。长形伸展的主耦合输出面3的宽度在一侧上为最小并且在朝着另外侧的过程中保持恒定。在例如对应于主耦合输出面3的长度1 的40%到60%之间(其中包括端值)的区域中，该形状具有弯折，从该弯折起宽度在进一步的过程中增加。四边形留空部70明显大于图9至12中所示的实施例的三角形留空部70，其中图 13中所示的实施例的主耦合输出面3的形状由于四边形留空部而与矩形的形状偏差。这意味着在制造图9至12中所说明的发光二极管芯片时，通常可以比在根据图13的例子中利用半导体层序列晶片的明显更多的有源层。可替选地，发光二极管芯片在根据图9至13的实施例中可以在留空部70的区域中并不具有留空部，而是具有半导体层序列的通过接合垫遮盖的部分。接合垫在此情况下用作遮挡物。该接合垫形成在主侧上的主耦合输出面3的边界。本发明并未通过借助实施例的描述而受到限制。更确切地说，本发明包括任意新的特征和特征的任意组合，尤其是权利要求中的特征的任意组合，即使该特征或者该组合本身并未明确地在权利要求或者实施例中予以说明。
权利要求
1.一种发光二极管芯片，其具有半导体层序列，所述半导体层序列具有适于产生电磁辐射的有源层；以及第一电连接层，其借助多个接触面触碰并且导电接触半导体层序列， 其中有目的地通过将接触面的面密度沿着半导体层序列的主延伸平面不均勻分布来设置在半导体层序列中的不均勻的电流密度分布，使得半导体层序列或者发光二极管芯片的主耦合输出面的第一区域具有为半导体层序列或者发光二极管芯片的主耦合输出面的至少一个第二区域至少三倍的辐照强度或者照明强度。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其中主耦合输出面的第一区域的辐照强度或者照明强度为所述第二区域的辐照强度或者照明强度的至少五倍、优选至少十倍。
3.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中第一接触层具有至少10个、优选至少25个、特别优选至少50个接触面。
4.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中不均勻的电流分布也是在半导体层序列中的不对称的电流分布，所述电流分布有目的地通过接触面的面密度沿着半导体层序列的主延伸平面不对称的分布来设置。
5.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中主耦合输出面在俯视图中具有长形伸展的形状，并且在设想地借助边界线将主耦合输出面分割成两个半部的情况下，在俯视图中接触面的数目或加和的面积在所述半部其中之一的区域中比在另一半部的区域中大至少15%，优选大至少20%，其中所述边界线与主耦合输出面的纵向延伸垂直地在中部相交。
6.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中主耦合输出面在俯视图中具有长形伸展的形状，并且在设想地借助边界线将主耦合输出面分割成三个三分之一部的情况下，在俯视图中接触面的数目或加和的面积在中部的三分之一部的区域中比在外部的两个三分之一部的区域中分别大至少30%，优选大至少45%、特别优选大至少65%，其中所述边界线与主耦合输出面的纵向延伸在总长度的三分之一处和在总长度的三分之二处垂直相交。
7.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中主耦合输出面在俯视图中具有不对称的形状。
8.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中主耦合输出面在俯视图中具有边缘的两个区段，所述区段在主耦合输出面的外侧上形成在155°到175°之间的角度，其中包括端值。
9.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中主耦合输出面的第一区域与边缘的所述两个区段之一邻接或者与所述两个区段之一间隔最多50 μ m。
10.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中主耦合输出面在俯视图中具有长形伸展的形状并且其宽度在一部位处或者在一区域上具有至少局部的最小值，其中在所述部位或者所述区域之后在沿着主耦合输出面的长度的两个方向上是具有越来越大的宽度的区段。
11.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中第一电连接层设置在半导体层序列的与主耦合输出面背离的背侧上。
12.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中存在第二电连接层，所述第二电连接层同样设置在半导体层序列的背侧上，横向上与所述第一电连接层交迭并且对第一电连接层电绝缘，并且所述第一电连接层的至少一个部分区域从背侧穿过有源层的穿通部朝着主耦合输出面的方向延伸。
13.根据权利要求1至10之一所述的发光二极管芯片，其中存在第二电连接层，并且所述第一电连接层和所述第二电连接层设置在半导体层序列的彼此对置的侧上。
14.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中半导体层序列的主耦合输出面具有带有结构单元的结构化部，所述结构单元具有第一横向延伸、垂直于第一横向延伸测定的第二横向延伸和/或垂直延伸，所述垂直延伸大于或者等于电磁辐射的发射最大值的波长的0. 2倍并且小于或等于电磁辐射的发射最大值的波长的5倍。
15.根据上述权利要求之一所述的发光二极管芯片，其中由发光二极管芯片发射的射束锥具有如下辐射密度分布所述辐射密度分布对应于机动车的近光灯的辐射密度分布。
全文摘要
说明了一种发光二极管芯片。该发光二极管芯片包括半导体层序列，其具有适于产生电磁辐射的有源层；以及第一电连接层，其触碰和导电接触半导体层序列。第一电连接层尤其是借助多个接触面(21)触碰并且接触半导体层序列。在该发光二极管芯片的情况下，有目的地通过将接触面的面密度沿着半导体层序列的主延伸平面不均匀分布来设置在半导体层序列中的不均匀的电流密度分布或者电流分布。
文档编号H01L33/38GK102203969SQ200980143428
公开日2011年9月28日 申请日期2009年10月16日 优先权日2008年10月31日
发明者哈根·勒克纳, 彼得·布里克, 马蒂亚斯·扎巴蒂尔 申请人:奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司