光电子器件、光电子模块和用于制造光电子器件的方法技术

一种光电子器件(100)，所述光电子器件包括辐射侧(2)，经由所述辐射层在运行时耦合输入或耦合输出电磁辐射。具有至少两个导电的接触元件(31，32)的接触侧(3)与辐射侧相对置，所述接触元件用于器件的外部电接触。在辐射侧和接触侧之间设置有具有有源层(10)的半导体层序列(1)，所述有源层在正常运行时发射或吸收电磁辐射。接触元件在接触侧上彼此间隔开并且在器件的未安装状态下在接触侧上完全地或部分地露出。接触侧在接触元件之间的区域部分地或完整地用电绝缘的冷却元件(33)覆盖，其中冷却元件在朝向一个或两个接触元件(31，32)的接触侧的俯视图中被部分地遮盖。冷却元件(33)与接触侧直接接触并且具有至少30W/(m·K)的热导率。

Optoelectronic devices, optoelectronic modules and methods for manufacturing optoelectronic devices

An optoelectronic device (100) includes a radiation side (2) that couples input or output electromagnetic radiation through the radiation layer during operation. The contact side (3) having at least two conductive contact elements (31, 32) is opposite to the radiation side, and the contact element is used for external electrical contact of the device. A semiconductor layer sequence (1) with an active layer (10) is arranged between the radiation side and the contact side, and the active layer emits or absorbs electromagnetic radiation in normal operation. The contact elements are separated from each other on the contact side and exposed completely or partially on the contact side without the device being installed. The contact side is partially or completely covered by an electrically insulated cooling element (33) in the area between the contact elements, wherein the cooling element is partially covered in the overhead view of the contact side facing one or two contact elements (31, 32). The cooling element (33) is directly in contact with the contact side and has a thermal conductivity of at least 30W/ (M. K).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电子器件、光电子模块和用于制造光电子器件的方法
提出一种光电子器件和一种光电子模块。此外，提出一种用于制造光电子器件的方法。
技术实现思路
要实现的目的在于：提出具有有效的散热的一种光电子器件以及一种光电子模块。另一要实现的目的在于：提出一种用于制造这种器件的方法。所述目的还通过独立权利要求的主题和方法以及通过权利要求11的主题来实现。有利的设计方案和改进形式是从属权利要求的主题。根据至少一个实施方式，光电子器件包括辐射侧，经由所述辐射侧在运行时耦合输入或耦合输出电磁辐射，如可见光或UV辐射或红外辐射。因此，辐射侧能够构成为辐射入射面或辐射出射面。光电子器件例如为光电子半导体芯片，如其直接在从晶片复合件中分割之后形成。在光电子半导体芯片中，半导体芯片平行于辐射侧的例如直至±30％或±10％或±5％的横向扩展与半导体芯片中的有源层的横向扩展一样大。特别地，这种半导体芯片的横向于辐射侧伸展的侧面于是例如具有出自晶片复合件的分割工艺的痕迹。根据至少一个实施方式，光电子器件包括与辐射侧相对置的接触侧，所述接触侧具有至少两个、优选刚好两个导电的接触元件。接触侧例如能够是光电子器件的与辐射侧相对置的整个后侧。例如，辐射侧和接触侧形成主侧，即器件的具有最大的横向扩展的侧。接触元件例如是金属的接触元件，尤其是焊接元件或焊盘。例如，接触元件具有由不同的金属单层构成的层结构。在此，例如能够考虑由镍、金、铂、铝、银、锡构成的单层。接触元件例如覆盖接触侧的至少50％或至少60％或至少70％或至少80％。特别地，接触元件从接触侧突出，即沿垂直于且远离接触侧的方向超出接触侧。接触元件的厚度、即接触元件的从接触侧突出的部分例如为至少500nm或至少1μm或至少2μm。替选地或附加地，接触元件的厚度为最高5μm或最高4μm或最高3μm。接触元件中的一个接触元件优选是p型接触元件，另一接触元件优选是n型接触元件。电子经由n型接触元件注入到器件中，空穴经由p型接触元件注入到器件中。根据至少一个实施方式，光电子器件包括设置在辐射侧和接触侧之间的、具有有源层的半导体层序列。有源层在正常运行时优选发射或吸收上面提出的电磁辐射。接触侧的和/或辐射侧的大部分例如能够通过半导体层序列形成。半导体层序列例如基于III-V族化合物半导体材料。半导体材料例如为氮化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamN，或为磷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamP，或者也为砷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamAs，其中分别有0≤n≤1，0≤m≤1并且m+n≤1。在此，半导体层序列能够具有掺杂物以及附加的组成部分。然而，为了简单性仅说明半导体层序列的晶格的主要组成部分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使这些主要组成部分能够部分地由少量的其他物质替代和/或补充时也如此。优选地，半导体层序列基于AlInGaN。有源层例如具有至少一个pn结和/或呈单量子阱、简称SQW形式的或呈多量子阱结构、简称MQW的形式的量子阱结构。根据至少一个实施方式，接触侧上的接触元件彼此间隔开。优选地，接触侧上的接触元件在器件的未安装状态下完全地或部分地露出。特别地，接触元件因此在未安装状态下在接触侧上可自由触及并且允许电接触器件。根据至少一个实施方式，接触侧的在接触元件之间的区域部分地或完整地用一个、尤其刚好一个电绝缘的冷却元件覆盖。冷却元件优选连续地构成。例如，接触元件在朝向接触侧的俯视图中具有矩形的基本形状。在两个接触元件之间能够构成中间空间或间隙。中间空间或间隙在俯视图中能够部分地或完整地由冷却元件覆盖或填充。特别地，冷却元件能够形状配合地仿照接触侧的和接触元件的邻接于中间空间的区域。冷却元件例如能够为电绝缘层。特别地，冷却元件的横向于或垂直于接触侧测量的厚度例如为至少100nm或至少200nm或至少500nm。替选地或附加地，冷却元件的厚度为最高5μm或最高2μm或最高1.5μm或最高1μm。根据至少一个实施方式，冷却元件与接触层直接机械接触。特别地，在中间空间中，冷却元件能够与接触侧和可能与接触元件直接机械接触。冷却元件的热导率优选为至少30W/(m·K)或至少60W/(m·K)或至少100W/(m·K)或至少150W/(m·K)。在至少一个实施方式中，光电子器件包括辐射侧，经由所述辐射层在运行时耦合输入或耦合输出电磁辐射。接触侧与辐射侧相对置，所述接触侧具有至少两个导电的接触元件，所述接触元件用于器件的外部电接触。此外，光电子器件包括设置在辐射侧和接触侧之间的、具有有源层的半导体层序列，所述有源层在正常运行时发射或吸收电磁辐射。接触元件在接触侧上彼此间隔开，并且在器件的未安装状态下在接触侧上完全地或部分地露出。接触侧的在接触元件之间的区域部分地或完整地用电绝缘的冷却元件覆盖。冷却元件与接触侧直接接触并且具有至少30W/(m·K)的热导率。此外，在此描述的专利技术基于如下构思：在器件的后侧上的接触元件或焊盘通常经受一定的设计条件。特别地，优选不应将接触元件之间的间距选择得过小，以便在将器件焊接在联接载体上时避免焊料的溢流，即所谓的桥接，进而避免接触元件之间的伴随的短路。在常见的焊接方法中，接触元件之间的间距例如在150μm和250μm之间。由于对越来越小的器件或半导体芯片、例如沿横向方向的尺寸为最高500μm×500μm的器件或半导体芯片的持续的需求,将后侧上的接触元件也相应地选择得越来越小。这加难器件的有效散热。由此，器件的效率还有最大允许的电流变小。为了尽管如此仍实现有效的散热，接触元件之间的间距能够选择得较小，例如最高150μm的值。然而在该情况下，通常采用较耗费的焊接方法，例如共晶焊接，所述焊接方法通常在显著更高的温度下执行，这又提高制造的成本。这引起对可能可使用的联接载体的限制，因为所述联接载体可能不能够承受高的温度，其中能够将器件焊接到所述联接载体上。此外，在此处描述的专利技术中，使用如下构思，以如下方式改进器件的散热：扩大后侧上的用于进行有效散热的面积。这例如通过如下方式进行：在接触元件之间安置绝缘的冷却元件。于是，接触元件连同冷却元件一起例如能够几乎覆盖器件的整个后侧或接触侧。接触元件之间的所需要的中间空间和间隙以该方式同样用于导出热量。此外，通过冷却元件由于相对于接触元件减小的、用焊料的可润湿性，防止焊料的溢流，这允许接触元件之间的更小的间距，例如最高50μm的间距。根据至少一个实施方式，器件具有稳定器件的载体。载体在此能够设置在半导体层序列和接触侧之间，其中接触侧于是例如通过载体形成或者是载体的一部分。载体优选包括电绝缘材料或由其构成。由于载体，器件能够是自承的。载体尤其是塑料载体或硅树脂载体或硅载体或SiC载体或锗载体或玻璃载体。载体也能够具有氧化硅、例如SiO2，或环氧化物，或由其构成。载体的材料尤其与冷却元件的材料不同。优选地，载体为囊封件，英文为Mold，优选为塑料囊封件或硅树脂囊封件或SiO2囊封件，所述囊封件还在晶片复合件中就囊封到半导体层序列上并且随后硬化。优选地，器件不具有用于半导体层序列的生长衬底。器件例如为自承的、囊封的半导体芯片，英文为MoldSupportedChip，简称MSC。在这种器件中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电子器件(100)，所述光电子器件具有：‑辐射侧(2)，经由所述辐射层在运行时耦合输入或耦合输出电磁辐射，‑与所述辐射侧(2)相对置的接触侧(3)，所述接触侧具有至少两个导电的接触元件(31，32)，所述接触元件用于外部电接触所述器件(100)，‑设置在所述辐射侧(2)和所述接触侧(3)之间的、具有有源层(10)的半导体层序列(1)，所述有源层在正常运行时发射或吸收电磁辐射，其中‑所述接触元件(31，32)在所述接触侧(3)上彼此间隔开，并且在所述器件(100)的未安装状态下完全地或部分地在所述接触侧(3)上露出，‑所述接触侧(3)的在所述接触元件(31，32)之间的区域部分地或完整地用电绝缘的、连续地构成的冷却元件(33)覆盖，‑所述冷却元件(33)与所述接触侧(3)直接接触，并且具有至少为30W/(m·K)的热导率，‑在朝向一个或两个接触元件(31，32)的所述接触侧(3)的俯视图中，所述冷却元件(33)被部分地遮盖。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.11 DE 102016100320.41.一种光电子器件(100)，所述光电子器件具有：-辐射侧(2)，经由所述辐射层在运行时耦合输入或耦合输出电磁辐射，-与所述辐射侧(2)相对置的接触侧(3)，所述接触侧具有至少两个导电的接触元件(31，32)，所述接触元件用于外部电接触所述器件(100)，-设置在所述辐射侧(2)和所述接触侧(3)之间的、具有有源层(10)的半导体层序列(1)，所述有源层在正常运行时发射或吸收电磁辐射，其中-所述接触元件(31，32)在所述接触侧(3)上彼此间隔开，并且在所述器件(100)的未安装状态下完全地或部分地在所述接触侧(3)上露出，-所述接触侧(3)的在所述接触元件(31，32)之间的区域部分地或完整地用电绝缘的、连续地构成的冷却元件(33)覆盖，-所述冷却元件(33)与所述接触侧(3)直接接触，并且具有至少为30W/(m·K)的热导率，-在朝向一个或两个接触元件(31，32)的所述接触侧(3)的俯视图中，所述冷却元件(33)被部分地遮盖。2.根据权利要求1所述的光电子器件(100)，所述光电子器件还具有：-在所述半导体层序列(1)和所述接触侧(3)之间的机械稳定所述器件(100)的载体(4)，其中所述接触侧(3)通过所述载体(4)形成，-至少一个冷却孔(43)以及至少两个接触孔(41，42)，其中所述冷却孔(43)和所述接触孔(41，42)从所述接触侧(3)起延伸经过整个所述载体(4)，并且伸展直至所述半导体层序列(1)，-所述接触孔(41，42)以及所述冷却孔(43)填充有金属，-所述半导体层序列(1)经由所述接触孔(31，32)中的所述金属与所述接触元件(31，32)电连接，-所述冷却孔(43)中的所述金属与所述接触侧(3)上的所述冷却元件(33)直接接触，并且在正常运行时不用于电接触所述器件(100)，-所述载体(4)具有最高为10W/(m·K)的热导率。3.根据权利要求1所述的光电子器件(100)，其中-在所述辐射侧(2)和所述半导体层序列(1)之间设置有稳定所述器件(100)的载体(4)，或者-所述器件(100)不具有载体(4)并且不是机械自承的。4.根据上述权利要求中任一项所述的光电子器件(100)，其中-所述冷却元件(33)的热导率至少为100W/(m·K)，-在朝向所述接触侧(3)的俯视图中，所述接触侧(3)的至少70％由所述冷却元件(33)和所述接触元件(31，32)覆盖。5.根据上述权利要求中任一项所述的光电子器件(100)，其中-所述接触侧(3)上的所述接触元件(31，32)之间的间距最高为50μm，-两个所述接触元件(31，32)的未由所述冷却元件(33)覆盖的区域之间的最小间距至少为150μm。6.根据上述权利要求中任一项所述的光电子器件(100)，其中所述冷却元件(33)与所述接触元件(31，32)中的一个或两个直接接触。7.根据上述权利要求中任一项所述的光电子器件(100)，其中所述冷却元件(33)的沿垂直于所述接触侧(3)的方向测量的厚度在100nm和5μm之间，其中包括边界值。8.根据上...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢卡·海贝尔格，大卫·拉奇，马蒂亚斯·斯佩尔，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE