光电子半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术提出了一种光电子半导体模块，具有：芯片支承体（９）；安装在芯片支承体上的发光半导体芯片（１０）；以及盖元件（５），该盖元件具有至少部分透光的盖板（３００）和框架部分（１００），该盖板设置在半导体芯片的背离芯片支承体的侧上，其中框架部分侧面地包围半导体芯片，以无接合层的方式与盖板连接，并且在其远离盖板的侧上与芯片支承体连接。此外，还提出了一种用于制造光电子半导体模块的方法。

【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半导体模块和一种用于制造光电子半导体模块的方法。 本专利技术的任务是，提出一种光电子半导体模块，该光电子半导体模块具有特别好 的光学特性。 该任务通过根据所附的权利要求所述的光电子半导体模块和用于制造光电子半 导体模块的方法来解决。该半导体模块和该方法的有利的扩展方案和改进方案在从属权利 要求中给出。权利要求的公开内容通过引用结合于说明书中。 根据本专利技术的光电子半导体模块具有芯片支承体，发光半导体芯片安装在该芯片 支承体上。 芯片支承体例如包含陶瓷材料，例如氮化铝。在一个扩展方案中，芯片支承体具有 印制导线结构用于电接触发光半导体芯片。在一个改进方案中，芯片支承体具有多层结构， 并且具有印制导线结构，该印制导线结构部分地在芯片支承体内部延伸。例如，芯片支承体 是金属芯电路板。于是特别是实现了一种印制导线结构，其具有两个印制导线，它们在芯片 支承体的主延伸平面的俯视图中相交和/或交叉并且彼此电绝缘。 发光半导体芯片优选是发光二极管(LED :light emitting diode)。可替选地，其可以是有机发光二极管(0LED :organic light emitting diode)或者激光二极管。 在下面结合发光半导体芯片来描述光电子半导体模块。然而可替选地，替代发光半导体芯片也可以使用接收光的半导体芯片如光电二极管，或者使用发光并且接收光的半导体芯片。"发光"和"接收光"在本上下文中理解为，半导体芯片发射和/或检测在红外、可 见和/或紫外光谱范围中的电磁辐射。 发光半导体芯片尤其是具有有源半导体层序列，该有源半导体层序列包括pn结、双异质结构、单量子阱或者多量子阱(MQW)，用于生成光和/或用于接收光。 在此，名称量子阱结构并未阐明在量化的维度方面的含义。由此，该名称尤其是包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。在出版物W0 01/39282、 US5， 831， 277、 US 6， 172， 382B1和US 5， 684， 309中描述了 MQW结构的例子，它们就此而言的公开内容通过引用结合于此。 在一个扩展方案中，半导体芯片是薄膜半导体芯片。 薄膜半导体芯片的特色尤其在于以下有代表性的特征的至少之一 -在外延的有源半导体层序列的朝向外延支承元件的第一主面上施加或者构建有反射性的层，该层将有源半导体层序列中产生的光的至少一部分反射回该半导体层序列中；-薄膜半导体芯片包括外延支承元件，该外延支承元件不是其上外延地生长有有 源半导体层序列的生长衬底，而是独立的外延支承元件，该外延支承元件事后固定在外延 的有源半导体层序列上，3-外延的有源半导体层序列的生长衬底被从外延的有源半导体层序列去除或者薄化，使得该生长衬底与外延的有源半导体层序列一同并非独自是自由支承的，或者-外延的有源半导体层序列具有在20 m或者更小范围中的厚度，特别是在10 m或者更小范围中的厚度。 外延支承元件优选构建为对于半导体芯片发射的辐射是可透射的。 此外，外延的有源半导体层序列优选包含带有至少一个面的至少一个半导体层，所述面具有混匀结构(Durchmischungsstruktur)，该混匀结构在理想情况下导致光在外延的外延半导体层序列中的近似各态历经的分布，即其具有尽可能各态历经的随机散射特性。 薄膜发光二极管芯片的基本原理例如在I. Schnitzer等人于1993年10月18日 所著的Appl. Phys. Lett. 63(16)第2174-2176页中进行了描述，其就此而言的公开内容通 过引用结合于此。在出版物EP 0905797A2和W0 02/13281A1中描述了薄膜发光二极管芯 片的例子，它们就此而言的公开内容通过引用结合于此。 薄膜发光二极管芯片良好近似于朗伯表面发射器并且因此特别良好地适于应用 在前灯中。 在一个扩展方案中，半导体芯片具有发光转换层，其施加到有源的半导体层序列 上。 发光转换层具有至少一种发光材料，特别是无机发光材料。发光材料例如是钇铝 石榴石，其掺杂以稀土材料如铈。其他石榴石发光材料和其他的发光材料如铝酸盐和/或 正硅酸盐也是可能的。 发光转换层将有源半导体层序列的在第一光谱范围中发射的光的波长转换到不 同于第一光谱范围的第二光谱范围中。在一个改进方案中，半导体芯片发出混合光，其包含 第一光谱范围的未被转换的光(初级辐射)和第二光谱范围的被转换的光(次级辐射)。 例如，半导体芯片借助发光转换层发出的光产生白色的色觉。 此外，说明了用于光电子半导体器件的盖元件。光电子半导体模块具有这种盖元 件。盖元件具有盖板和框部分。盖板至少部分对于半导体芯片发射的和/或接收的光是可 透射的。在一个扩展方案中，盖板是透明的。在一个扩展方案中，框部分是不透光的或者至 少对于半导体芯片发射的光是不透射的。 盖元件、特别是盖板在一个扩展方案中具有陶瓷材料和/或玻璃材料。在一个扩 展方案中，框部分具有半导体材料。 有利的是，陶瓷材料、玻璃材料和/或半导体材料特别好地适于前灯应用，其中例 如经常出现高的工作温度和(特别是在用于机动车的前灯情况下)大的和/或频繁的温度 波动。该光电子半导体模块特别是具有长的寿命。 有利的是，带有陶瓷材料、玻璃材料和/或半导体材料的盖元件具有良好的光学 特性，尤其是实现了精确的射束成形。光电子半导体模块因此特别好地适于应用在投影装 置中，特别是用于显示例如具有多个像点的信息。 借助盖元件降低了污染和/或机械损伤半导体芯片的危险，并且必要时降低了污 染和/或机械损伤接合线的危险，其中半导体芯片借助该接合线与芯片支承体接触。 可以有利地省去将半导体芯片嵌入到浇注材料中。替代地，将半导体芯片发射的4和/或接收的光相对于空气进行耦合输出和/或耦合输入。 换而言之，优选的是，被盖元件和芯片支承体包围的区域(该区域包含半导体芯 片)没有封装半导体芯片的浇注材料。 有利的是，通过这种方式，相对于至浇注材料中的耦合输出，耦合输出的效率在发 光薄膜半导体芯片的情况下例如提高了大约15%，而在带有发光转换层的半导体芯片的情 况下例如提高了大约25%。 盖元件的盖板设置在半导体芯片的背离芯片支承体的侧上。盖元件的框部分侧面 地包围半导体芯片。 在一个实施形式中，框部分在芯片支承体的俯视图中完全包围半导体芯片。在该 扩展方案的一个改进方案中，盖元件和芯片支承体完全包围包含半导体芯片的内部空间。 有利的是，半导体芯片例如被保护免受灰尘和/或湿气的影响。 在一个可替选的实施形式中，框部分包含至少一个穿通部。在该实施形式中，半导 体芯片在芯片支承体的俯视图中侧面并未被完全包围。例如，该框部分由多个单个的、彼此 间隔的部分块如接片和/或柱构成。 通过这种方式，实现了在半导体芯片的工作中产生的损耗热的良好的消散。当盖 元件、芯片支承体和/或必要时借助其将盖元件和芯片支承体相连的固定层排除了特别是 气态的材料时，该实施形式也是有利的，其中在该气态的材料的情况下存在该材料在完全 封闭的内部空间中富集并且影响半导体模块的效率和/或寿命的危险。 框部分以无接合层的方式与盖板连接并且优选在其远离盖板的侧与芯片支承体 连接，特别是机械稳定地固定。 在本上下文中，在盖板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电子半导体模块，具有：芯片支承体；安装在该芯片支承体上的发光半导体芯片；以及盖元件，该盖元件具有至少部分透光的盖板和框架部分，该盖板设置在半导体芯片的背离芯片支承体的侧上，其中该框架部分侧面地包围半导体芯片，以无接合层的方式与盖板连接，并且在该框架部分远离盖板的侧上与芯片支承体连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特芬科勒，莫里茨恩格尔，弗兰克辛格，斯特凡格勒奇，托马斯蔡勒，马蒂亚斯魏斯，
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：DE[德国]