[发明专利]光电子半导体芯片

说明书

提出了一种光电子半导体芯片。

在文献US 2007/0267640 A1中提出一种发光半导体二极管和一种用于其的制造方法。

待实现的目的是提出一种光电子半导体芯片，所述芯片高效地制造并且具有高的光耦合输出效率。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施形式，所述光电子半导体芯片包含具有一个或具有多个有源层的半导体层序列。至少一个有源层设置用于产生特别是在紫外或蓝色光谱区域中的电磁辐射。至少一个有源层能够具有至少一个pn结和/或任意维度的一个或多个量子阱。例如半导体芯片形成为薄膜芯片，如在文献WO 2005/081319 A1中所描述，其与那里所描述的半导体芯片以及那里所描述的制造方法有关的公开内容在此以参引的方式并与本文。此外，半导体层序列能够具有附加的层，如包层和/或电流扩展层。例如半导体层序列构成为发光二极管或构成为激光二极管。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，整个半导体层序列基于相同的材料系统。在此，半导体层序列的各个层能够具有功能性材料组分的彼此不同的组成、特别是不同的掺杂。优选地，半导体层序列基于GaN、GaP或GaAs，其中特别地在半导体层序列内部的例如Al和/或In的份额能够变化。半导体层序列还能够包括变化的份额的P、B、Mg和/或Zn。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，所述半导体芯片包括光耦合输出层，所述光耦合输出层间接地或直接地施加在半导体层序列的辐射穿透面上。优选地，光耦合输出层以与半导体层序列的材料直接接触和/或与辐射穿透面形状接合的方式施加到半导体层序列上。

光电子半导体芯片的辐射穿透面特别是在制造公差的范围内特别平坦的面，所述面垂直于半导体层序列的生长方向定向，并且所述面在垂直于生长方向的方向上界定半导体层序列。换言之，辐射穿透面是半导体层序列的主侧中的一个，特别是半导体层序列的主侧中的背离支承体或衬底的侧，在所述支承体或衬底上施加或生长有半导体层序列。辐射穿透面设置为，在半导体层序列中产生的辐射的至少一部分穿过辐射穿透面离开半导体层序列。通过其没有辐射能够离开半导体层序列的区域、例如半导体层序列的为了电流扩展而用金属接片覆层的区域特别是不视为辐射穿透面。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，光耦合输出层的材料与半导体层序列的材料不同。换言之，半导体层序列和光耦合输出层基于不同的材料和/或材料系统。光耦合输出层特别是不具有半导体层序列的材料或材料组分。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，光耦合输出层的材料的折射率或平均折射率与半导体层序列的折射率或平均折射率彼此相差最高20%。换言之，光耦合输出层材料和半导体层序列材料的折射率之差与半导体层序列材料的折射率的商值小于或等于0.2。半导体层序列的材料在此特别是理解为这样的半导体层序列材料，通过所述材料形成辐射穿透面。优选地，半导体层序列和光耦合输出层的折射率彼此相差最高10%，特别是最高5%。特别优选的是折射率相同或尽可能地相同。在此，折射率总是指在半导体芯片工作时在有源层中产生的波长情况下的、特别是主波长情况下的折射率，主波长即每nm光谱宽度的产生的辐射的强度为最大的波长。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，通过在光耦合输出层中的凹部形成耦合输出结构，其中凹部具有小平面。在此，凹部不完全穿过光耦合输出层。换言之，没有半导体层序列的材料通过凹部暴露出来。特别是半导体层序列的至少一个有源层不被凹部穿透。

在此，小平面优选是凹部的所有这样的边界面，所述边界面与辐射穿透面形成在15°和75°之间、包括边界值的角，特别是在30°和60°之间、包括边界值的角。小平面能够通过凹部的单独的或连贯的面形成，所述单独的或连贯的面将凹部在横向上界定。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，小平面具有总面积，所述总面积为辐射穿透面的面积的至少25%。优选地，所有小平面的、特别是垂直于辐射穿透面的方向上在有源层之上的小平面的总面积为辐射穿透面的面积的至少75%或至少100%。因为小平面横向于辐射穿透面定向，所以小平面的总面积也能够大于辐射穿透面的面积。