光电子薄膜芯片制造技术

本发明专利技术说明了一种光电子薄膜芯片，其具有在薄膜层（２）的有源区（７）中的至少一个辐射发射区域（８），和设置在辐射发射区域（８）之后的透镜（１０，１２），该透镜通过薄膜层（２）的至少一个部分区域构成，其中透镜（１０，１２）的横向延伸（Φ）大于辐射发射区域的横向延伸（δ）。此外还说明了用于制造这种光电子薄膜芯片的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光电子薄膜芯片以及用于制造光电子薄膜芯片的方法。I.Schnitzer等人所著的文献Appl.Phys.Lett.63(16)，1993年10月18日，第2174至2176页描述了一种薄膜发光二极管芯片的基本原理。该文献的涉及薄膜发光二极管芯片的基本原理的公开内容在此通过参考被包含于此。文献WO 02/13281描述了一种带有薄膜层的半导体芯片。在该薄膜层中构造有发射光子的有源区。在薄膜芯片的背离发射方向的表面上设置有支承体。本专利技术的任务是给出一种具有改善的光输出耦合特性的薄膜芯片。本专利技术的任务还在于，给出一种用于制造这种薄膜芯片的方法。按照光电子薄膜芯片的至少一种实施形式，薄膜芯片具有薄膜层。该薄膜层例如通过在生长衬底上外延地沉积的层序列给出，该生长衬底至少部分地从所述层序列剥离。也就是说，衬底的厚度被减小。换句话说，衬底被薄化。还可能的是，整个生长衬底都从薄膜层的层序列剥离。优选地，薄膜层具有至少一个有源区，其适于产生电磁辐射。所述有源区例如可以通过一个层或者层序列来给出，其具有pn结、双异质结构、单量子阱结构或者多量子阱结构。特别优选的是，有源区具有至少一个辐射发射区域。该辐射发射区域在此例如通过有源区的部分区域来构成。在光电子薄膜芯片工作时，在有源区的该部分区域中产生电磁辐射。按照薄膜芯片的至少一种实施形式，在辐射发射区域后设置有透镜。透镜在此例如可理解为光学元件，其适于使穿过该光学元件的电磁辐射发生折射。然而也可能的是，该透镜适于使该电磁辐射发生衍射。此外还可能的是，该透镜不但适于光折射而且适于光衍射。优选的是，透镜被这样地设置在辐射发射区域后，使得在辐射发射区域中产生的电磁辐射的至少一部分穿过透镜并且由其而折射和/或衍射。透镜优选通过薄膜层的至少一个部分区域构成。也就是说，薄膜层的至少一个部分区域被这样地结构化，使得它适于将在辐射发射区域中产生的电磁辐射折射和/或衍射。该透镜例如可通过薄膜芯片的表面的被结构化的部分区域来构成。在此优选地，薄膜芯片的原来面向生长衬底的面具有透镜。薄膜层表面的被结构化的部分区域例如可以具有被限定的曲率。透镜则可以例如通过表面的该部分来形成边界。穿过表面的弯曲的部分区域从薄膜层射出的电磁辐射则例如按照几何光学法则被折射。特别优选的是，透镜的横向延伸大于辐射发射区域的横向延伸。透镜的横向延伸在此例如理解为在垂直于外延的层序列的生长方向的平面中透镜的最大伸展。相应地，辐射发射区域横向延伸则表示在垂直于外延的层序列的生长方向的平面中辐射发射区域的最大伸展。按照光电子薄膜芯片的至少一种实施形式，给出了这样的光电子薄膜芯片，它在薄膜层的有源区中具有至少一个辐射发射区域。在此，在辐射发射区域之后设置透镜，它通过薄膜层的至少一个部分区域构成，并且其横向延伸大于辐射发射区域的横向延伸。在光电子薄膜芯片的至少一种实施形式中，光电子薄膜芯片具有多个辐射发射区域。也就是说，在光电子薄膜芯片工作时，例如薄膜层的有源区的多个部分区域发射电磁辐射。这些辐射发射区域例如可以在规则的图案中以彼此基本相等的距离被设置在有源区中。优选的是，在这种情况下所有的辐射发射区域基本上是相同大小的，也就是说，所有的辐射发射区域例如具有基本上相同的横向延伸。在此，基本上相同的横向延伸意味着由于制造原因或者由于在薄膜层中的不希望的不均匀性，在辐射发射区域的延伸或设置中的波动是可能的。此外优选的是，在每个辐射发射区域后恰好设置一个透镜。也就是说，为每个辐射发射区域优选一一对应地分配透镜。由辐射发射区域产生的电磁辐射的穿过透镜的部分于是绝大部分地在该透镜对应的辐射发射区域中被产生。绝大部分地在该透镜对应的辐射发射区域中例如可理解为其它的、例如相邻的辐射发射区域的电磁辐射也可穿过该透镜。然而穿过该透镜的电磁辐射的绝大部分来自它对应的辐射发射区域。一个薄膜芯片优选具有八十个辐射发射区域。相应地，一个薄膜芯片优选具有至少八十个设置在辐射发射区域之后的透镜。按照光电子薄膜芯片的至少一种实施形式，薄膜芯片具有至少一个支承体，在其上施加薄膜层。在此，支承体优选被施加到薄膜层的背离原始生长衬底的表面上。与生长衬底相比，支承体在此可相对自由地选择。这样，与为了制造高品质的外延生长的层序列而受到严格限制的可利用的生长衬底相比，在一些特性、例如导电性或者稳定性方面，支承体可以更好地适于该部件。这样，为了获得高品质的外延层，外延地沉积的材料相对于生长衬底例如必须是晶格适配的。优选地，被施加到薄膜层上的支承体的特色在于，适配于薄膜层的热膨胀系数。支承体例如可以包含如锗、砷化镓、氮化镓、碳化硅的半导体材料以及如蓝宝石、钼、金属或者黑金刚石(Karbon)的其它材料。支承体的特色优选地还在于特别好的热传导性，由此使得在产生电磁辐射时在薄膜层的有源区中形成的热可以至少部分地经过该支承体排放到周围环境中去。按照薄膜芯片的至少一种实施形式，在支承体和薄膜层之间设置反射层(Spiegel schicht)。该反射层例如可以包括布拉格镜或含金属的反射层。相比于布拉格镜，例如可包含金、金-锗、银、铝或铂的含金属的镜其特色例如在于反射性的较小的方向依赖性。借助含金属的镜也可实现比借助布拉格镜更高的反射性。特别优选的是，设置在支承体和薄膜层之间的反射金属层适于反射由辐射发射区域产生的电磁辐射，由此提高了薄膜芯片的辐射效率。按照光电子薄膜芯片的至少一种实施形式，薄膜芯片具有至少一个电流输入耦合区域。优选的是，电流输入耦合区域设置在支承体和薄膜层之间。借助电流输入耦合区域，电流可以被耦合入薄膜层，在那里它在有源区中被用来产生电磁辐射。电流输入耦合区域例如可以通过接触面来构成，通过该接触面，薄膜层可以从支承体地被电接触。如果薄膜层例如在一个平行于支承体和薄膜层的交接面的平面中具有特别小的电传导性，也就是说，如果薄膜层的横向传导性特别小，则电流输入耦合区域的横向延伸在薄膜层的有源区中大致预先给出了辐射发射区域的横向延伸。也就是说，电流输入耦合区域的横向延伸大致相应于辐射发射区域的横向延伸。在此，“大致”意味着，例如由于薄膜层的横向传导性的波动而可能出现偏差。特别优选的是，透镜的横向延伸大于辐射输入耦合区域的横向延伸并且由此大于辐射发射区域的横向延伸。按照光电子薄膜芯片的至少一种实施形式，薄膜芯片具有多个这样的电流输入耦合区域。优选的是，为每个电流输入耦合区域一一对应地分配透镜。电流输入耦合区域、辐射发射区域和透镜例如沿着直线被设置，所述直线垂直于支承体和薄膜层的交界面，即基本上与薄膜层的生长方向平行地延伸。此外还可能的是，在辐射发射区域中的电磁辐射例如通过光的而不是电的激励来产生。特别优选的是，透镜在薄膜芯片的背离支承体的表面上被形成。也就是说，透镜优选通过该表面的一部分的结构化来形成。在此，表面的该部分例如可形成球形的或者非球形的向外拱起的体透镜(Vo1umenlinse)。但是也可能的是，薄膜层-表面的该结构化的部分形成菲涅尔透镜(Fresnel-Linse)。按照光电子薄膜芯片的至少一种实施形式，透镜的横向延伸在30至100μm之间。透镜的横向延伸在此例如理解为在透镜的足点(Fusspunkt)上透镜的直径。透镜的足点在此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电子薄膜芯片，具有：在薄膜层（２）的有源区（７）中的至少一个辐射发射区域（８），和设置在所述辐射发射区域（８）之后的透镜（１０，１２），该透镜通过所述薄膜层（２）的至少一个部分区域构成，其中所述透镜（１０，１２）的横向 延伸（Φ）大于所述辐射发射区域的横向延伸（δ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-9-27 102004046792.71.一种光电子薄膜芯片，具有在薄膜层(2)的有源区(7)中的至少一个辐射发射区域(8)，和设置在所述辐射发射区域(8)之后的透镜(10，12)，该透镜通过所述薄膜层(2)的至少一个部分区域构成，其中所述透镜(10，12)的横向延伸(Φ)大于所述辐射发射区域的横向延伸(δ)。2.根据上述权利要求所述的光电子薄膜芯片，具有多个辐射发射区域(8)，其中在每个辐射发射区域(8)之后设置恰好一个透镜(10，12)。3.根据上述权利要求至少之一所述的光电子薄膜芯片，具有支承体(1)，所述薄膜层(2)施加于其上，以及至少一个电流输入耦合区域(6)，其被设置在支承体(1)和薄膜层(2)之间，其中所述透镜的横向延伸(Φ)大于所述电流输入耦合区域的横向延伸(δ)。4.根据上述权利要求至少之一所述的光电子薄膜芯片，其中所述透镜(10，12)构造在所述薄膜层(2)的背离所述支承体(1)的表面(9)上。5.根据上述权利要求至少之一所述的光电子薄膜芯片，其中所述透镜(10，12)的横向延伸(Φ)在30和1...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯施特罗伊贝尔，拉尔夫维尔特，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]