[发明专利]光电半导体芯片及其制造的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电半导体芯片，其具有半导体层堆叠和转换层，以及涉及一种制造光电半导体芯片的方法。

背景技术

根据现有技术已知了带有布置在其上的转换层的半导体芯片，其中在传统半导体芯片中通常转换层与半导体层堆叠的层相比具有更低的折射率。例如，传统上已知的转换层由基质材料（例如硅树脂（Silikon）或树脂(Harz)）和布置在其上的转换元件组成。转换层例如作为独立的层施加到半导体芯片上或作为体积填料围绕半导体芯片布置。可替选地，已知了，陶瓷磷板借助例如硅树脂粘合剂粘合到半导体芯片上。

然而，这种转换层由于散射和转换过的光而不利地提高损耗，该散射和转换过的光被壳体或半导体芯片本身不完全地反射。此外，通过树脂或硅树脂之类的材料将转换层热连结到半导体芯片上并非最优的，使得会出现额外的效率损失。此外，效率损失由于老化效应（譬如基质材料的龟裂形式）而出现。

发明内容

本申请的任务是提出了一种半导体芯片，其中该转换层在光学上和在热学上改进地耦合到半导体芯片上并且该半导体芯片同时具有辐射耦合输出的效率提升。此外，本申请的任务是说明一种用于这种半导体芯片的制造方法。

该任务尤其通过具有权利要求1的特征的半导体芯片和具有权利要求13的特征的用于制造这种半导体芯片的方法来解决。半导体芯片及其制造的方法的有利改进方案是从属权利要求的主题。

在一种改进方案中，光电半导体芯片具有半导体层堆叠，该层堆叠具有设置用于产生辐射的有源层和辐射出射侧。此外，该半导体芯片具有转换层，该转换层布置在半导体层堆叠的辐射出侧上并且适于将由有源层发射的辐射中的至少一部分转换成另一波长的辐射。该半导体层堆叠的辐射出射侧具有第一纳米结构化部。该转换层布置在该第一纳米结构化部中。

光电半导体芯片尤其是如下半导体芯片，其能够实现将电子产生的数据或能量转换成光发射或相反。例如，该光电半导体芯片是发射辐射的半导体芯片。

纳米结构化部尤其是是三维的结构，即空间构建的结构。例如，纳米结构化部通过在层或层序列中的沟槽或凹进部形成。纳米结构化部尤其不能理解为辐射出射侧的单纯粗糙化。在本申请的意义下的纳米结构化部因此必须与平坦的面相比于该面的单纯粗糙化具有更大的空间差异。

转换层在此布置在第一纳米结构化部中。这暗示着：该转换层直接布置在该辐射出射侧之后，使得由有源层产生的所发射的辐射在从半导体芯片出射时穿过转换层或在转换层中转换成另一波长的辐射。

该半导体层堆叠的辐射出射侧于是具有空间结构，其中以转换层至少局部地填充由于纳米结构化部而构建的凹进部、加深部或沟槽。优选地，完全以转换层的材料填充第一纳米结构化部的加深部、凹进部或沟槽。

由于半导体层堆叠的第一纳米结构化部，在转换层与半导体层堆叠之间产生了大面积的接触面。由此有利地能够实现在转换层与半导体层堆叠之间的大相互作用面，由此产生了转换层在光学和热学上改进地耦合到半导体层堆叠上。转换层于是大面积地与半导体层堆叠尤其是辐射出射侧直接接触。由于该大的表面接触可以有利地提高转换效率。在此，同时可以实现改善转换的可控制性。

这种半导体芯片有利地降低了在转换方面的散射损耗、关于由有源层发射的辐射的入射角度的更好颜色均匀性、转换层至半导体层堆叠的良好热连结以及能够实现完全转换的可能性。完全转换尤其可以理解为如下辐射转换，在辐射转换时几乎所有由有源层发射的辐射在转换层中都被转换成另一波长的辐射。

此外，具有集成转换层的这种半导体芯片使得没有体积填料或包装地构建的器件工作而进行转换。这种半导体芯片因此可以直接焊接到例如印刷电路板上。这导致成本的降低，同时辐射效率最佳。转换层热学和光学地耦合到半导体层堆叠上尤其对于需要高发光密度（譬如投影应用、大灯和聚光灯）的应用而言是有利的。