光电子半导体芯片，制造方法和在光电子器件中的应用技术

本发明专利技术的一个实施形式描述一种光电子半导体芯片（1），包括：具有第一和第二主面（11，12）的有源层（10），其中所述有源层（10）包括半导体材料，并且在所述半导体芯片（1）工作时发射或接收辐射；结构化的层（20），所述结构化的层具有用于辐射的耦合输出和耦合输入的三维结构并且所述结构化的层在有源层（10）的光路（40）中设置在第一主面（11）上，其中所述结构化的层（20）包括无机-有机混合材料。

【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芯片，一种用于制造所述半导体芯片的方法以及一种包括这样的半导体芯片的光电子器件。
技术介绍
在光电子半导体芯片中，为了改进辐射在半导体芯片中的耦合输出和耦合输入，通常使表面粗糙化。在此，粗糙化的表面通常包含直接在半导体芯片的有源层中产生的结构。通常期望的是，将辐射尽可能完全地耦合输出或耦合输入，以便提高半导体芯片的效率。此外，这样的半导体芯片应当是长久耐用的以及通过少量耗费并且成本低地制造。
技术实现思路
根据本专利技术的至少一个实施形式，待实现的目的在于，提出一种具有改善的特性的光电子半导体芯片。另一个待实现的目的在于，提出一种用于制造具有改进的特性的光电子半导体芯片的方法和一种光电子器件，所述光电子器件包括这样的半导体芯片。作为本专利技术的一方面，提出一种光电子半导体芯片，包括:-具有第一主面和第二主面的有源层，其中所述有源层包括半导体材料或者由其构成，并且在半导体芯片运行中发射辐射或接收辐射；-结构化的层，所述结构化的层具有用于辐射的耦合输出和耦合输入的三维结构，并且所述结构化的层在有源层的光路中设置在第一主面上，其中所述结构化的层包括无机-有机混合材料或者由其构成。光电子半导体芯片在下文中也简称为“半导体芯片”。辐射接收在上下文中意味着，半导体芯片能够用于检测辐射。通过三维结构，由于半导体芯片的表面上的全反射的减少尤其改进辐射的耦合输出或I禹合输入。结构化的层至少部分地设置在有源层的第一主面上并且能够仅设置在所述第一主面上。结构化的层也能够完全地覆盖有源层的第一主面，其中例如能够留出设置为用于半导体芯片的电接触的区域。有源层中的缺陷，例如点缺陷、裂纹或者也可能是微管，被结构化的层封闭或者封住。这也能够适用于第一主面的区域，所述第一主面的区域设置为用于电接触。有源层由此能够免受有害的影响，因此在这种情况下所述半导体芯片与传统的半导体芯片相比，具有更长的使用寿命，在传统的半导体芯片中，为了辐射的耦合输出和耦合输入直接使有源层的表面粗糙化。在此也能够通过结构化的层来封闭或封住延伸穿过整个有源层的缺陷，因此在半导体芯片工作时降低了短路的危险。根据本专利技术，半导体材料的选择是不受限的。在此尤其使用在光谱的可见光范围(420nm至780nm波长)中发射或接收辐射的半导体材料。此外能够使用在UV范围(200nm至420nm波长)或在红外范围O 780nm波长)中发射或接收的半导体材料。这样的半导体材料例如能够基于氮化物半导体或磷化物半导体，包括GaAs或SiC或者由其构成。此外半导体材料例如能够基于锑化物半导体、砷化物半导体或Π/VI族化合物半导体。在此也能够使用这些半导体材料的组合。“基于氮化物半导体”在上下文中意味着，有源层或III/V族氮化物半导体材料的至少一层，优选包括Al^GamIr^tmN,其中0彡11彡1,0彡111彡1，并且n+m ( I。在此,所述材料不必强制性具有根据上式的、数学上精确的组成。相反地，所述材料能够具有一种或多种掺杂物以及附加的组成部分，所述掺杂物以及附加的组成部分基本上不改变AlnGamIni_n_mN材料的特有的物理特性。然而，为了简单起见，即使晶格的基本组成部分(Al、Ga、In、N)能够部分地由少量的其它物质代替,上述通式也仅包含晶格的基本组成部分(Al、Ga、In、N)。“基于磷化物半导体”在上下文中意味着，半导体本体特别是优选包括AlnGamIn1^mP的有源层,其中I,并且n+m ( I,优选η古O和/或m古O。在此，所述材料不必强制性具有根据上述通式的、数学上精确的组成。相反地，所述材料能够具有一种或多种掺杂物以及附加的组成部分，所述掺杂物以及附加的组成部分基本上不改变所述材料的物理特性。然而，为了简单起见，即使晶格的基本组成部分(Al、Ga、In、P)能够部分地由少量的其它物质代替,上述通式也仅包含晶格的基本组成部分(Al、Ga、In、P)。“基于锑化物复合半导体”在上下文中意味着，半导体本体特别是优选包括AlnInmGa1^mSb的有源区域,其中0彡]1彡1,0彡111彡1，并且n+m ( I。在此,所述材料不必强制性具有根据上述通式的、数学上精确的组成。相反地，所述材料能够具有一种或多种掺杂物以及附 加的组成部分，所述掺杂物以及附加的组成部分基本上不改变所述材料的物理特性。然而，为了简单起见，即使晶格的基本组成部分Al、Ga、In、Sb能够部分地由少量的其它物质代替，上述通式也仅包含晶格的基本组成部分Al、Ga、In、Sb。“基于砷化物半导体”在上下文中意味着，半导体本体特别是优选包括AlnInmGa1^mAs的有源区域,其中0彡]1彡1,0彡111彡1，并且n+m ( I。在此,所述材料不必强制性具有根据上述通式的、数学上精确的组成。相反地，所述材料能够具有一种或多种掺杂物以及附加的组成部分，所述掺杂物以及附加的组成部分基本上不改变所述材料的物理特性。然而，为了简单起见，即使晶格的基本组成部分Al、Ga、In、As能够部分地由少量的其它物质代替，上述通式也仅包含晶格的基本组成部分Al、Ga、In、As。“基于II/VI族化合物半导体”在上下文中意味着，半导体本体特别是优选包括ZnnCc^nSmSe1I的有源区域，其中O彡η彡I并且O彡m彡I。在此，所述材料不必强制性具有根据上述通式的、数学上精确的组成。相反地，所述材料能够具有一种或多种掺杂物以及附加的组成部分，所述掺杂物以及附加的组成部分基本上不改变所述材料的物理特性。然而，为了简单起见，即使晶格的基本组成部分Al、Ga、In、Se能够部分地由少量的其它物质代替，上述通式也仅包含晶格的基本组成部分Al、Ga、In、Se。所述II/VI族化合物半导体包括硫化物和硒化物。根据至少一个其它的实施形式，有源层至少部分地外延生长。有源层也能够完全地外延生长。外延生长的区域能够至少部分地是单晶的。这样的外延层例如能够通过所谓的金属有机化学气相沉积(metal organicchemical vapor deposition,MOCVD)来制造。这种方法一般来说是非常昂贵的且劳动强度高的，因为所使用的、例如是Me3Ge或Me3Al的金属有机化合物一般来说是昂贵、易水解的并且甚至是部分自燃的。一些化学物质，例如作为氮源的氨或肼，是腐蚀性的和/或有毒的。在这里作为示例所提到的化学物质能够用来外延生成InGaN。同样适合于其它的半导体材料的化学物质是可在市场中获得的。在根据本专利技术的至少一个实施形式的半导体芯片中，有源层在相同材料中和在发射或接收相同大小的辐射量时，与传统的半导体芯片相比，具有更小的层厚。因此相对于传统的半导体芯片，制造成本降低，因为需要更少的材料、特别是外延生长的材料用于制造。与传统的半导体芯片相反，三维结构例如通过在有源层中的蚀刻，也就是说通过消减来产生。因此最初成本高地施加的外延材料的一些部分再次被去除。那么，生成三维结构的区域通常仅在边缘用于发射或接收辐射。根据另一个实施形式，有源层具有多个层，并且能够以层堆叠的形式存在。在此，所述层中的至少一个在层堆叠中外延生长。多个层或者所有的层也能够外延生长，其中各个层能够包括相同的或不同的半导体材料或由其构成。结构化的层尤其对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
光电子半导体芯片（1），包括：‑具有第一主面和第二主面（11，12）的有源层（10），所述有源层包括半导体材料，所述有源层在所述半导体芯片（1）工作时发射或接收辐射；‑结构化的层（20），所述结构化的层具有用于辐射的耦合输出和耦合输入的三维结构并且在所述有源层（10）的光路（40）中设置在所述第一主面（11）上，其中所述结构化的层（20）包含无机‑有机混合材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.20 DE 102010046091.51.光电子半导体芯片(I)，包括: -具有第一主面和第二主面(11，12)的有源层(10)，所述有源层包括半导体材料，所述有源层在所述半导体芯片(I)工作时发射或接收辐射； -结构化的层(20)，所述结构化的层具有用于辐射的耦合输出和耦合输入的三维结构并且在所述有源层(10 )的光路(40 )中设置在所述第一主面(11)上， 其中所述结构化的层(20)包含无机-有机混合材料。2.根据上一项权利要求所述的半导体芯片(I)， 其中反射层(30 )设置在所述有源层(10 )的所述第二主面(12 )上。3.根据上述权利要求之一所述的半导体芯片(I)， 其中用于辐射的耦合输出和耦合输入的所述三维结构仅存在于所述结构化的层(20)中。4.根据上述权利要求之一所述的半导体芯片(I)， 其中所述有源层(10)具有0.4 μ m至2 μ m的层厚。5.根据上述权利要求之一所述的半导体芯片(I)， 其中所述结构化的层(20)具有0.5 μ m至3 μ m的层厚。6.根据上述权利要求之一所述的半导体芯片(I)， 其中所述三维结构以< 3μηι的清晰度来成形。7.根据上述权利要求之一所述的半导体芯片(I)， 其中所述无机-有机混合材料包括 -水解的缩合物和 -有机预聚物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝恩德·伯姆，格特鲁德·克劳特，安德烈亚斯·普洛斯尔，
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