[发明专利]发射辐射的半导体元件和制造发射辐射的半导体元件的方法

说明书

本发明提出一种发射辐射的半导体元件(1)，其包括：半导体本体(2)，其具有设置用于产生辐射的有源区域(20)；载体(3)，在其上布置有半导体本体；和光学元件(4)，其中，光学元件利用直接键合连接固定在半导体本体上。本发明还提出一种用于制造发射辐射的半导体元件的方法。

技术领域

本发明涉及发射辐射的半导体元件和用于制造发射辐射的半导体元件的方法。

背景技术

为了形成辐射，通常将光学元件放置在发射辐射的半导体芯片上。然而，尤其在需要高的定位精度时，这些光学元件的单独装配是昂贵、费时和复杂的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种半导体元件，其能被简单和可靠地制造并且具有良好的发射特性。此外，还会提出一种方法，利用该方法能够高效并且因此高精度地制造半导体元件。

该目的通过根据独立权利要求所述的发射辐射的半导体元件和方法实现。另外的设计方案和有效方案是从属权利要求的内容。

在此提出一种发射辐射的半导体元件。

根据发射辐射的半导体元件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体元件具有半导体本体，该半导体本体具有设置用于产生辐射的有源区域。例如，有源区域是特别外延沉积的半导体层序列的一部分。例如，有源区域位于第一半导体区域与第二半导体区域之间，其中，第一半导体区域和第二半导体区域至少在局部在功率类型方面彼此不同，从而使有源区域位于pn(正负)结中。有源区域例如被设置用于在紫外的、可见光的或红外的频谱区域中产生电磁辐射。

根据发射辐射的半导体元件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体元件具有载体，在该载体上布置有半导体本体。特别地，载体用于半导体本体的机械固定。例如，载体是用于半导体本体的外延沉积的生长基板或与生长基板不同的载体。

根据发射辐射的半导体元件的至少一个实施方式，发射辐射的半导体元件具有光学元件。特别地，光学元件被设置用于，根据预设的发射特性、特别是空间发射特性将由有源区域发射的辐射成形、例如聚焦、准直或扩散。特别地，光学元件被设计用于使由在有源区域中产生的辐射透射。

根据发射辐射的半导体元件的至少一个实施方式，光学元件利用直接键合连接固定在半导体本体上。

在直接键合连接中，特别是预先制成的、待相互连接的连接对象通过原子力和/或分子力、尤其借助于氢键和/或范德华力组合在一起。直接键合连接通常在两个平坦的边界面之间仅在压力和/或温度的作用下实现。对于直接键合连接来说，连接层、例如粘接层或焊接层是不必要的。在这样的连接层中能够避免吸收损失。

优选地，用于在边界面之间形成直接键合连接的边界面具有最高5nm、尤其最高3nm或最高1nm的二次方粗糙度(也被称为rms粗糙度)。

半导体本体和光学元件不必一定要直接相互邻接。例如，能够在半导体本体与光学元件之间设置一个或两个键合辅助层。适用于作为键合辅助层的例如是氧化层、比如含有二氧化硅的层。有利地，键合辅助层被设计用于使要在有源区域中产生的辐射透射，例如具有至少90％或至少95％的透射率。类似地，该设计适用于必要时存在的另外的键合辅助层。

在发射辐射的半导体元件的至少一个实施方式中，发射辐射的半导体元件包括：半导体本体，其具有设置用于产生辐射的有源区域；载体，在其上布置有半导体本体；和光学元件，其中，光学元件利用直接键合连接固定在半导体本体上。

在制造发射辐射的半导体元件时，还能同时为多个半导体元件一同制造在光学元件与半导体本体之间的直接键合连接。同时，直接键合连接的特性在于尤其在高温范围中的良好的可靠性。尤其与各个半导体本体上的各个光学元件的单独安装相比，相应地能够以特别高的精度实现固定。例如，光学元件以1微米或更小的精度固定在对应的半导体本体上。