半导体器件和用于制造半导体器件的方法技术

提出一种半导体器件（2），所述半导体器件具有光电子的半导体芯片（2）和设置在半导体芯片（2）的辐射穿透面（20）上的光学元件（3）。光学元件（3）以高折射率的聚合物材料为基础。此外，提出一种用于制造半导体器件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种半导体器件以及用于制造半导体器件的方法。相关申请的交叉参引本申请要求德国专利申请10 2010 024 545. 3的优先权，其公开内容在此通过引用并入本文。
技术介绍
为了提高由例如发光二极管的发射辐射的半导体器件所发射的辐射功率，能够将 半导体芯片在其层结构或其几何形状方面进行修改。然而，这是耗费的和高成本的。
技术实现思路
一个目的是提供一种半导体器件，其中提高在运行时发射的辐射功率。此外，应提出一种用于制造这种半导体器件的方法，借助于所述方法能够简化地并且可靠地制造这种器件。所述目的通过根据独立权利要求所述的半导体器件或制造方法来实现。其他的设计方案和有利方案是从属权利要求的主题。根据一个实施形式，半导体器件具有光电子的半导体芯片和设置在半导体芯片的辐射穿透面上的光学元件。光学元件以高折射率的聚合物材料为基础。光学元件由于其高折射率的特性而能够改进地有助于降低半导体芯片和环境之间的折射率突变。以高折射率的聚合物材料“为基础”在本文中表示，高折射率的聚合物材料形成光学元件的基本材料。在作为基本材料的高折射率的聚合物材料中能够混合有另外的材料，例如扩散材料和/或用于转换在半导体芯片中产生的辐射的发光转换材料。优选地,光学元件包含重量比为至少80%的高反射的聚合物材料。在一个改进形式中，在高反射的聚合物材料中设有用于提高折射率的纳米微粒。纳米微粒适当地具有与高折射率的聚合物材料的折射率相比更大的折射率。纳米微粒在其平均大小方面适当地构成为，使得所述纳米微粒不吸收和/或至少基本不吸收要由半导体器件产生和/或接收的辐射。在本申请的范围内，高折射率的材料理解成折射率至少为I. 50的材料。优选地，光学元件的、尤其是光学元件的聚合物材料的折射率最低为I. 52，尤其优选最低为1.54。此外，光学元件的折射率有利地与半导体器件的朝向光学元件的半导体材料的折射率相比更小。在一个优选的设计方案中，光学元件包含硅树脂、环氧化物或杂化材料。例如，二苯基硅氧烷的出色之处在于I. 54的相对高的折射率。光学元件用于穿透半导体芯片的辐射穿透面的辐射的射束形成。在此，射束形成能够尤其涉及空间的和/或光谱的辐射特征。在一个设计方案中，光学元件在背离半导体芯片的一侧上至少局部地弯曲，尤其在半导体器件的俯视图中凸形地弯曲。因此，光学元件能够满足辐射成束的透镜的功能。在横向方向上,光学兀件优选最多延伸至半导体芯片的一个侧面，所述侧面在横向方向上对半导体芯片限界。因此，光学兀件在横向方向上没有突出于半导体芯片。在有疑问时，横向方向理解成沿着半导体芯片的半导体层的主延伸平面延伸的方向。因此，在横向方向上对半导体芯片限界的侧面能够没有光学元件的材料。在一个设计方案变型形式中，光学元件优选地直接地邻接半导体芯片。尤其地，光学元件在制造半导体器件时被模制到半导体芯片上。在一个替选的设计方案变型形式中，光学元件是预制的，并且此外优选借助于连接层固定在半导体芯片上。 在一个优选的改进形式中，将发光转换材料嵌入到光学元件中。发光转换材料设置用于，至少部分地吸收在运行时在半导体芯片中产生的辐射并且转换成另一波长的辐射。在另一优选的改进形式中，在光学元件的背离半导体芯片的一侧上设置有另一个光学元件，所述另一个光学元件以高折射率的聚合物材料为基础并且此外优选凸形地弯曲。在该情况下，光学元件能够用于光谱的射束形成并且另一个光学元件用于空间的射束形成。设置在半导体芯片和光学元件之间的连接层优选地构成为高折射率的。尤其地，连接层的折射率优选大于或等于邻接的光学元件的折射率。连接层能够以高折射率的聚合物材料为基础，例如以高折射率的硅树脂为基础。在另一个优选的设计方案中，半导体器件具有包套，半导体芯片嵌入到所述包套中。优选地，包套至少局部地、尤其优选完全地覆盖光学元件。包套优选至少局部地直接邻接于光学兀件。包套优选具有与光学元件的折射率相比更小的并且必要时与另一个光学元件的折射率相比更小的折射率。此外优选地，包套在背离半导体芯片的一侧上至少局部地构造成是透镜形的。借助于包套的形状能够调整半导体器件的空间的辐射特征。根据一个实施形式，在用于制造半导体器件的方法中提供光电子的半导体芯片。将用于光学元件的模塑料施加到半导体芯片上，其中模塑料以高折射率的聚合物材料为基础。在最高为50°C的温度下预硬化模塑料。完全硬化该模塑料。借助于之前的预硬化能够实现，模塑料在预硬化之后具有足够的形状稳定性。预硬化尤其能够在10°c和30°C之间的温度下、例如在室温下进行，其中包括边界值。借助于预硬化降低模塑料在硬化步骤期间融解的危险。适当地进行预硬化，使得模塑料不超出半导体芯片的侧面。因此，能够尽可能地减小光学元件在模塑料完整地完全硬化之前的不期望的形状改变和与光学元件的与之关联的质量损害。在一个设计方案中，借助于电磁辐射来引起预硬化。优选地，借助于紫外辐射进行预硬化。但是，也能够使用其他光谱范围中的辐射，例如微波辐射。已证实的是，辐射引起的硬化起到快速胶化模塑料的作用。由此，尽可能地降低模塑料融解的危险。反之，在纯热硬化中，在此出现的温度变化能够弓I起或促进融解。在一个优选的设计方案中，模塑快在预硬化时经受具有O. 2J/cm2和2. OJ/cm2之间的能量输入的辐射，其中包括边界值。该范围对于制造具有高光学质量的光学元件而言已证实为是尤其适合的。替选地或补充地，为了预硬化，能够借助于混合模塑料的至少两种组分来活化模塑料。在该情况下，模塑料的活化能够内在地、也就是在没有其他的外部作用的情况下进行并且引起预硬化。然而，这能够例如借助于电磁辐射附加地触发或加速。在另一个优选的设计方案中，在完全硬化模塑料时执行热硬化。完全硬化优选在与预硬化相比更高的温度下进行。由于模塑料在预硬化时的预交联，在相对高的温度的情况下也尽可能地降低在热硬化期间热引起的融解的危险。热硬化时的温度越高，硬化步骤的持续时间就能够越短。优选地，温度在室温和 200°C之间，尤其优选在50°C和150°C之间，其中包括边界值。模塑料能够直接施加到光电子的半导体芯片上。替选地，在施加模塑料之前也能够施加另一个层或另一个元件，例如包含发光转换材料的小板。所描述的方法尤其适用于制造更上面描述的半导体器件。因此，结合半导体器件详述的特征也能够用于所述方法并且反之亦然。其他的设计方案和合理方案从结合附图对实施例的下述描述中得出。附图说明示出图I示出半导体器件的第一实施例的示意剖面图；图2示出根据在图I中示出的第一实施例的半导体芯片和光学元件的放大图；图3示出具有光学元件的半导体芯片的第二实施例的示意剖面图；图4A至4E分别示出光学元件的五个实施例的剖面图；图5示出与是预设的材料量的多倍i的光学元件的重量相关的由半导体器件发射的辐射功率P (以任意单位)的测量；和图6A至6C按照示意地以剖面图示出的中间步骤示出用于制造半导体器件的方法的实施例。具体实施例方式相同的、相同类型的或起相同作用的元件在图中设有相同的附图标记。图和在图中示出的元件彼此间的大小比例不能够视作是按照比例的。相反地，为了更好的可视性和/或为了更好的理解，能够夸大地示出各个元件。在图I中示意地示出半导体器件的第一实施例的剖面图。半导体器件I本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.22 DE 102010024545.31.半导体器件(1)，所述半导体器件具有光电子的半导体芯片(2)和设置在所述半导体芯片的辐射穿透面(20)上的光学元件(3)，其中所述光学元件以高折射率的聚合物材料为基础。2.根据权利要求I所述的半导体器件， 其中所述光学元件包含硅树脂、环氧化物或杂化材料。3.根据权利要求I或2所述的半导体器件， 其中用于提高折射率的纳米微粒被嵌入到所述高折射率的聚合物材料中。4.根据权利要求I至3之一所述的半导体器件， 其中在所述半导体器件的俯视图中，所述光学元件在背离所述半导体芯片的一侧凸形地弯曲。5.根据权利要求I至4之一所述的半导体器件， 其中所述光学元件在横向方向上最多延伸到所述半导体芯片的侧面(201)。6.根据权利要求I至5之一所述的半导体器件， 其中发光转换材料(32)被嵌入到所述光学元件中。7.根据权利要求I至5之一所述的半导体器件， 其中发光转换材料(32)被嵌入到所述光学元件中，并且在所述光学元件的背离所述半导体芯片的一侧上设置有另一个光学元件(35)，所述另一个光学元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·克鲁帕，西蒙·耶雷比奇，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：
国别省市：