发光二极管装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种发光二极管装置，其具有多个半导体芯片，这些半导体芯片被设置用于从其正面（１０１）发射电磁辐射，且这些半导体芯片通过其与所述正面相对的背面（１０２）被固定在共同的载体本体（２）的第一主面（２０１）上，其中这些半导体芯片分别由无衬底的半导体层叠（１）构成，且在无辅助载体的情况下被固定在所述共同的载体本体上，本发明专利技术还涉及一种用于制造这种发光二极管装置的方法。

【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发光二极管装置和一种用于制造这种发光二极管 装置的方法。
技术介绍
已知有如下的发光二极管装置，其中多个单独自封装的LED元件被 设置在共同的载体上。对于很多应用来说，这种发光二极管装置的亮度 不够，且亮度分布不够均匀。对于其它公知的发光二极管装置而言，包括活性半导体层叠和生长 衬底和/或辅助载体的各个LED芯片设置在共同的载体上。在安装这种 LED芯片时，在各个半导体层叠之间保留有间隙。所述间隙例如由安装 方法决定，例如在生长衬底和/或辅助载体侧面由有限的堆栈精度和/或 粘合剂边缘决定。设置在辅助载体上的活性半导体层叠通常并不完全覆 盖辅助载体，由此在活性半导体层叠之间间隙的大小进一步增加。这些 间隙导致发光二极管装置的发光面中亮度减小的范围，且导致亮度分布 不均匀。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，提出一种具有均匀亮度的发光二极管装置。该目的通过一种根据权利要求l的发光二极管装置和通过一种根据 权利要求33的用于制造发光二极管装置的方法得以实现。发光二极管装置和该方法的有利的实施方式和改进的特征分别在 从属权利要求中说明，这些从属权利要求的公开内容详见说明书。根据本专利技术的发光二极管装置包括多个半导体芯片，这些半导体芯 片被设置用于从其正面发射电磁辐射，且以其与正面相对的背面固定在 共同的载体本体的第一主面上，其中半导体芯片分别由无衬底的半导体 层叠构成，且在无辅助载体的情况下被固定在共同的载体本体上。下面分别针对无衬底的半导体层叠所公开的实施方式优选涉及发 光二极管装置的多个、特别优选所有的半导体层叠。如果未作另外说明或者是显而易见的，下面对发光二极管装置的构造和制造的所有说明都 与以朝向载体本体的第 一主面和朝向半导体层叠的正面的俯视的视角 对其的观察有关。术语无衬底的半导体层叠在当前情况下系指特别是外延生长的除，或者其厚度至少大大地减小，'从而特别是只有较薄的生长衬底剩余 部分还保留在半导体层叠上。无衬底的半导体层叠优选也没有辅助载 体，所述辅助载体以机械方式支撑所述无衬底的半导体层叠。无衬底的半导体层叠的厚度最好小于或等于20inm,优选小于或等于lOpm，无衬 底的半导体层叠的厚度例如约为6pm。无衬底的半导体层叠适用于在注入电流时从其正面发射电磁辐射。 为此，无衬底的半导体层叠优选包括pn结、双异质结构、单量子阱或多 量子阱结构(MQW)用于产生辐射。术语量子阱结构在此并无量 子化的尺度的含义。因此该术语此外包括量子槽、量子线和量子点以及 这些结构的每一组合。例如对于MQW结构在出版文献WO 01/39282、 US 5,831,277、 US 6,172,382 B1和US 5,684，309中有所记载，其公开内容就 此而言被引用至此。在其面向载体本体的与正面相对的背面上，半导体层叠优选包括反射层、例如金属层，其将至少一部分在半导体层叠中所产生的电磁辐射 反射到该半导体层叠中。同样优选的是，半导体层叠含有至少一个半导体层，该半导体层带 有至少 一 个具有混合结构的面，这种混合结构在理想情况下导致光在半 导体层叠中近乎各态历经的分布，也就是说，它具有尽可能各态历经的 随机的散射特性。无衬底的半导体层叠良好地近似为朗伯特(Lambert)表面辐射器， 因此特别良好地适用于应用在探照灯中。有利地，无衬底的半导体层叠彼此间具有小的间隔，从而实现发光 二极管装置的特别均匀的亮度分布。特别是生长衬底和/或辅助载体在侧 面不突出于半导体层叠。然而例如，至少两个半导体层叠、优选地每两个彼此相邻的半导体 层叠具有的间隔优选小于或等于100pm。特别优选的是，该间隔为50pm 或者更小。因此特别优选地，两个相邻的半导体层叠的发射辐射的区域相互间距离分别为100jim或者更小，优选为50pm或者更小。有利地，带有无衬底的半导体层叠的发光二极管装置还具有特别小 的结构高度。在一种实施方式中，在半导体层叠的发射辐射的正面和载 体本体的第 一主面之间的间隔，特别是在半导体层叠正面和载体本体的 第一主面之间的最大间隔，小于或等于50)am,优选小于或等于20jxm, 特别优选小于或等于10pm。在一种有利实施方式中，半导体层叠通过固定层固定在载体本体 上。固定层优选在载体本体上仅施加在半导体层叠的安装区域中。不同 半导体层叠的安装区域不相交，也就是说，它们并不搭接。换句话说， 每个固定层优选仅覆盖载体本体的第一主面的部分区域，且不与另一固 定层搭接。例如，半导体层叠的与正面相对的主面的面积和固定层的面积基本 同样大。替代地，半导体层叠在侧面突出于固定层。换句话说，以朝向 半导体层叠背面的俯视的视角观察，固定层例如覆盖背面的中间区域， 而背面的边缘区域、特别是环形的边缘区域则无固定层。固定层例如含有焊料，如AuSn或者由AuSn构成。在另一有利的实施方式中，在载体本体的第一主面上设有至少一个 阻挡框，该阻挡框至少部分地在侧面限制固定层。例如多个阻挡框通过 载体上的桥接件来构造。换句话说，在载体本体上设有结构化的阻挡层， 阻挡层具有从载体本体朝向半导体层叠的开口，这些开口被设置用于容 纳固定层。替代地，阻挡框可以通过阻挡层中的凹陷来构造。优选地，阻挡框完全包围固定层。特别优选每个固定层都被阻挡框 完全包围。有利地，固定层的横向伸展通过这种方式被限制。例如对于导电的 固定层而言，因此显著减小了在相邻的半导体层叠之间电短路的风险， 否则这种风险由于在半导体层叠之间的间隔小而是大的。在另一有利的实施方式中，半导体层叠具有至少部分将其背面覆盖 的电绝缘层。例如，以朝向背面的俯视的视角观察，电绝缘层覆盖背面 的边缘区域、特别是环形的边缘区域，而中间区域被其空出。在一种实 施方式中，电绝缘层被设置用于至少部分地在侧面限制固定层。特别优 选的是，电绝缘层完全包围固定层。有利地，由此同时实现对固定层的 侧面限制。替代地或附加地，可以设有另一电绝缘层，该电绝缘层至少8部分地覆盖半导体层叠的一个或多个、特别是所有的边侧。例如，电绝 缘层从半导体层叠的背面还经由其边侧伸展，并在那里形成该另一电绝 缘层。有利地，该另一电绝缘层减小了pn结、双异质结构、单量子阱或多量子阱结构的短路风险。在一种有利的实施方式中，半导体层叠为矩形或正方形。在另一有利的实施方式中，半导体层叠设置在载体本体上的矩形网格中。通过这 种方式有利地实现矩开j的发光面。利用设置在矩形网才各中的矩形的或正 方形的半导体层叠，实现特别均匀的亮度。例如，载体本体的空留区域、 即未被半导体层叠覆盖而是位于半导体层叠之间的区域，在该实施方式 中有利地特别小。在另一实施方式中，矩形网格具有三行和三列。发光二极管装置在 该实施方式中因此具有九个半导体层叠，这些半导体层叠并排地布置在 三行和三列中。但发光二极管装置的半导体层叠的数量绝不局限于该数 目。更确切地说，在不影响亮度均匀性和/或可靠性的情况下，发光二极 管装置有利地可以包括任意数量的半导体层叠。在另一有利的实施方式中，半导体层叠具有两个电接触区域，这些 电接触区域适合于在其正面电接触。换句话说，半导体层叠通过电接触 区域与其正面电连接。特别地，每个接触区域都包括电接触面，该电接触面设置在半导体层叠的正面本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有多个半导体芯片的发光二极管装置，这些半导体芯片被设置用于从其正面（１０１）发射电磁辐射，且这些半导体芯片利用其与所述正面相对的背面（１０２）被固定在共同的载体本体（２）的第一主面（２０１）上，其中这些半导体芯片分别由无衬底的半导体层叠（１）构成，且在无辅助载体的情况下被固定在所述共同的载体本体上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2006-9-27 102006045691.2;DE 2007-5-4 10200702101. 具有多个半导体芯片的发光二极管装置，这些半导体芯片被设置用于从其正面(101)发射电磁辐射，且这些半导体芯片利用其与所述正面相对的背面(102)被固定在共同的载体本体(2)的第一主面(201)上，其中这些半导体芯片分别由无衬底的半导体层叠(1)构成，且在无辅助载体的情况下被固定在所述共同的载体本体上。2. 如权利要求1所述的发光二极管装置，其中无衬底的半导体层叠 (1 )的厚度小于或等于20|um。3. 如权利要求2所述的发光二极管装置，其中无衬底的半导体层叠 (1 )的厚度小于或等于lO)iim。4. 如权利要求1至3中任一项所述的发光二极管装置，其中以朝向 所述载体本体(2)的第一主面(201)的俯视的视角观察，至少两个半 导体层叠(1)的间隔(D)小于或等于100pm。5. 如权利要求4所述的发光二极管装置，其中以朝向所述载体本体 (2)的第一主面(201)的俯视的视角观察，至少两个半导体层叠(1)的间隔(D)小于或等于50inm。6. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中在半导体 层叠(1 )的正面(101 )和所述载体本体(2)的第一主面(201 )之间 的间隔(H)小于或等于50pm。7. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中在半导体 层叠(1 )的正面(101 )和所述载体本体(2)的第一主面(201 )之间 的间隔(H)小于或等于20pm。8. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中至少一个 半导体层叠(1 )利用固定层(3)固定在所述载体本体处。9. 如权利要求8所述的发光二极管装置，其中所述半导体层叠(1 ) 在侧面、特别是在周围突出于所述固定层(3)。10. 如权利要求8或9所述的发光二极管装置，其中所述固定层(3 ) 含有焊料。11. 如权利要求8至10中任一项所述的发光二极管装置，其中在所 述载体本体(2)的第一主面(201)上布置有至少一个阻挡框(8), 所述阻挡框至少部分地在侧面限制所述固定层(3)。12. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中至少一个半导体层叠(1)具有电绝缘层(7),所述电绝缘层至少部分地覆盖所述半导体层叠的背面(102)。13. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中至少一 个半导体层叠(1)具有电绝缘层(7)，所述电绝缘层覆盖所述半导体 层叠的背面(102)的边缘区域。14. 如权利要求8至11中任一项所述的发光二极管装置，其中至少 一个半导体层叠(1 )具有电绝缘层(7)，所述电绝缘层覆盖所述半导 体层叠的背面(102)的边缘区域且至少部分地在侧面限制所述固定层(3)。15. 如权利要求14所述的发光二极管装置，其中所述电绝缘层(7) 覆盖所述背面(102)的环形的边缘区域，且在侧面完全限制所述固定 层(3)。16. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中所述半 导体层叠(1 )布置在所述载体本体(2)上的矩形网格中。17. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中至少一 个半导体层叠(1)以朝向其正面(101)的俯视的视角观察具有矩形或 正方形的形状。18. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中至少一 个半导体层叠(1 )具有两个电接触区域(4、 5),所述电接触区域适 用于在所迷半导体层叠的正面(101)上电连接所述半导体层叠。19. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中至少一 个半导体层叠(1 )具有两个电接触区域(4、 5),所述电接触区域适 用于在所述半导体层叠的背面(102)上电连接所述半导体层叠。20. 如前述权利要求中任一项所述的发光二极管装置，其中至少两 个半导体层叠(1 )串联连接。21. 如前迷权利要求中任一项所述的发光二极管装置，具有用于电 连接所述半导体层叠(1)的电连接导体，所述电连接导体包括导电层(9、 210),所述导电层布置在所述载体本体(2)的与所述第一主面 (201 )相对的第二主面(202)和所述半导体层叠(1 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：JE索格，S格鲁伯，S赫尔曼，B哈恩，
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]