CN107004692B - 光电子半导体组件和用于制造光电子半导体组件的方法 - Google Patents
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Abstract
提出一种光电子半导体组件(100)，所述光电子半导体组件具有半导体芯片(1)，所述半导体芯片具有主侧(10)，其中主侧(10)包括多个并排设置的发射区(11)。发射区(11)能够单独地且彼此独立地控制并且经由所述发射区在运行时分别从半导体芯片(1)中耦合输出辐射。将进行反射的分离壁(30)施加到主侧(10)上，所述分离壁设置在相邻的发射区(11)之间并且在主侧(10)的俯视图中至少部分地包围发射区(11)。此外，将具有朝向半导体芯片(1)的下侧(41)和背离的上侧(42)的转换元件(4)施加到主侧(10)上。分离壁(20)由与半导体芯片(1)的半导体材料不同的材料形成，并且沿远离主侧(10)的方向超出半导体芯片(1)。转换元件(4)至少部分地遮盖至少一个发射区(11)并且与该发射区(11)机械稳定地连接。转换元件(4)的下侧(41)在被遮盖的发射区(11)的区域中沿远离主侧(10)的方向超出分离壁(20)最多为分离壁(20)的高度的10％。
Description
技术领域
提出一种光电子半导体组件。此外提出一种用于制造光电子半导体组件的方法。
发明内容
要实现的目的在于：提出一种光电子半导体组件，其中相邻的发射区或像点(英文为Pixel，像素)的光学分离是尤其有效的。另一要实现的目的在于：提出一种用于制造这种半导体组件的方法。
所述目的通过实施例的主题实现。有利的设计方案和改进形式从如下描述中得到。
根据至少一个实施方式，光电子半导体组件具有半导体芯片，所述半导体芯片具有主侧。主侧优选构成为半导体芯片的辐射出射面。主侧尤其包括多个彼此并排设置的发射区，所述发射区能够单独地且彼此独立地控制。如果例如控制或运行一个发射区，那么经由所述发射区，尤其经由其平行于主侧的整个横向扩展从半导体芯片中耦合输出辐射。
在主侧的俯视图中，发射区尤其形成半导体芯片的各个像点或像素。发射区例如能够在俯视图中具有矩形的，例如正方形或六边形或圆形的横截面形状。
半导体芯片优选包括半导体层序列，所述半导体层序列例如基于III-V族化合物半导体材料。半导体材料例如为氮化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamN或也是磷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamP，或也是砷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamAs，其中分别0≤n≤1，0≤m≤1并且n+m≤1。在此，半导体层序列能够具有掺杂物以及附加的组成成分。然而，为了简单性仅说明半导体层序列的晶格的主要组成成分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使这些主要组成成分能够部分地由少量的其他物质替代和/或补充时也如此。优选地，半导体层序列基于AlInGaN。
半导体层序列包括至少一个有源层，所述有源层设计用于产生电磁辐射。有源层尤其包含至少一个pn结和/或至少一个量子阱结构。由有源层在运行中产生的辐射尤其处于400nm和800nm之间的光谱范围中，其中包括边界值。
根据至少一个实施方式，光电子半导体组件包括施加到主侧上的进行反射的分离壁。在此，分离壁尤其设置在相邻的发射区之间并且在主侧的俯视图中观察至少部分地，尤其完全地包围发射区。
分离壁优选与主侧直接接触。在该情况下，分离壁在主侧上在没有附加连接剂，如粘胶的情况下固定在分离壁和主侧之间。
进行反射的分离壁优选引起处于运行中的发射区和与其相邻的发射区之间的光学分离。换言之，对于观察者而言，在距半导体芯片≥10cm的常见的间距中将两个直接相邻的发射区清晰地彼此分开。因此，受控的发射区不照亮直接相邻的、未受控的发射区或者对于观察者而言不可察觉地照亮直接相邻的、未受控的发射区。相邻的发射区的串扰因此通过分离壁来降低。
尤其优选的是，分离壁是进行反射的网格的一部分，所述网格具有例如矩阵状并排设置的网眼，其中进行反射的分离壁形成围绕网眼的网格网络，并且其中在主侧的俯视图中，每个发射区一一对应地位于进行反射的网格的网眼中。特别地，在主侧的俯视图中，于是一个或多个发射区完全地由分离壁中的连贯且无中断地构成的带围绕。
根据至少一个实施方式，将至少一个转换元件施加到主侧上。在此，转换元件包括朝向半导体芯片的下侧和背离半导体芯片的上侧。
转换元件在运行中部分地或完全地将出自半导体芯片中的射到转换元件上的初级辐射转换成其他波长的次级辐射。例如，半导体芯片能够发射蓝光或紫外光，所述蓝光或紫外光由转换元件至少部分地转换成红光和/或绿光和/或黄光。通过将初级辐射和由转换元件发射的次级辐射混合，半导体组件能够经由相应的发射区发射混合光，例如白光。
转换元件例如能够具有无机发光材料，例如钇铝石榴石，简称YAG，和/或镥铝石榴石，简称LuAG，和/或镥钇铝石榴石，LuYAG，和/或其他设有稀土的石榴石或者由其构成。此外，发光材料能够具有碱土硅氮化物和/或碱土铝硅氮化物或者由其构成。其他的氮化物和/或硫化物和/或硅酸盐能够考虑作为发光材料。特别地，转换元件能够包括呈颗粒形式的上述发光材料，所述颗粒嵌入和分布在基体材料中，例如硅酮或环氧化物中。也可行的是：转换元件是陶瓷的转换元件，所述陶瓷的转换元件的例如至少70％或至少90％或完全由发光材料构成。
根据至少一个实施方式，分离壁由与半导体芯片的半导体材料不同的材料形成。特别地，分离壁不形成半导体芯片的半导体层序列的一部分，而是由其他材料制成并且在制成半导体芯片之后才施加到半导体芯片上。分离壁在此能够对于由半导体芯片发射的光是镜反射或漫散射的。特别地，进行反射的分离壁沿平行于和/或垂直于主侧的方向对于由半导体芯片发射的辐射是不可透过的，并且例如对于该辐射具有至少80％或90％或95％的反射率。分离壁的材料例如能够为环氧化物或硅酮，所述环氧化物或硅酮设有反射颗粒，例如二氧化碳颗粒，简称TiO2，和/或金属颗粒，如银或铝或金，和/或钡钛氧化物颗粒，例如BaTiO3，和/或钇硼氧化物颗粒，如YBO3，和/或碱土金属碳氧化物颗粒，例如CaCO3或MgCO3，和/或ZnS和/或ZnO和/或ZrO2和/或BaSO4。
根据至少一个实施方式，分离壁沿远离主侧的方向超出半导体芯片。分离壁于是例如能够垂直于主侧测量能够具有例如至少3μm或至少5μm或至少10μm的高度。替选地或附加地，分离壁的高度为≤20μm或≤15μm或≤10μm。分离壁平行于主侧的最大宽度例如为最高50μm或最高20μm或最高10μm。替选地或附加地，最大宽度≥1μm或≥5μm≥10μm。
根据至少一个实施方式，转换元件至少部分地遮盖至少一个发射区并且与该发射区机械稳定地连接。在半导体芯片的主侧的俯视图中，转换元件能够遮盖所属的发射区的一部分或整个发射区。机械稳定表示：转换元件在正常运行中出现的常见的力作用或加速度情况下不从相对应的发射区脱离或者不改变其相对于发射区的位置。
根据至少一个实施方式，转换元件的下侧在被遮盖的发射区的区域中沿远离主侧的方向超出分离壁最多为分离壁的高度的10％或最高5％或最高1％。这优选在发射区的整个区域中是这种情况。例如，转换元件的下侧在被覆盖的发射区的区域中超出分离壁为最高1μm或最高500nm或最高100nm或最高50nm。
因此，如果通过包围相应的发射区的分离壁的最高的、即距主侧间隔最远的点来布设平行…于半导体芯片的主侧伸展的平衡平面(Ausgleichsebene)，那么所述平衡平面距转换元件的间距在发射区的区域中最高为上面说明的间距。
在至少一个实施方式中，所述光电子半导体组件具有：半导体芯片，所述半导体芯片具有主侧，其中主侧包括多个彼此并排设置的发射区。发射区能够单独地且彼此独立地控制。经由所述发射区在运行时分别从半导体芯片中耦合输出辐射。将进行反射的分离壁施加到主侧上，所述分离壁设置在相邻的发射区之间并且在主侧的俯视图中至少部分地包围发射区。此外，将具有朝向半导体芯片的下侧和背离的上侧的转换元件施加到主侧上。分离壁由与半导体芯片的半导体材料不同的材料形成，并且沿远离主侧的方向超出半导体芯片。转换元件至少部分地遮盖至少一个发射区并且与该发射区机械稳定地连接。转换元件的下侧在被遮盖的发射区的区域中沿远离主侧的方向超出分离壁最多为分离壁的高度的10％。
本发明还基于如下知识：在具有多个分离的发射区的半导体芯片，在下文中也称作为像素化的芯片中，在各个像点或像素之间的光学分离是尤其显著的。如果附加地期望，从像素中射出的光被转换，那么例如可行的解决方案在于：全部像素都借助共同的转换元件遮盖。在此，转换元件例如能够借助于粘胶施加到半导体芯片上。然而发现：已经在粘贴层之内出现相邻像素的串扰进而降低相邻像素的光学分离。在本发明中，由进行反射的分离壁构成的进行反射的网格施加到半导体芯片上，其中分离壁部分地包围发射区。附加地需要注意的是：所施加的转换元件仅稍微超出分离壁。以该方式能够通过例如粘贴层来防止相邻像素的串扰。相邻像素的光学分离由此被提高。
根据至少一个实施方式，分离壁和转换元件是半导体组件的依次施加到半导体芯片上的部件。优选地，在制造时首先将分离壁并且随后将转换元件施加到半导体芯片上。这例如能够通过如下事实识别：在分离壁和半导体芯片之间的机械连接和在转换元件和半导体芯片之间的机械连接不通过同一连接剂来建立。特别地，分离壁能够在没有附加连接剂的情况下安置在主侧上，转换元件能够借助于粘胶或同样在没有附加的连接剂的情况下固定在半导体芯片的主侧上。特别地，主侧因此没有连贯的连接层，如粘贴层，所述连接层设置在分离壁之下和转换元件之下。
根据至少一个实施方式，光电子半导体组件具有透明粘胶，所述透明粘胶至少施加在发射区中的一个上并且至少部分形状配合地覆盖包围该发射区的进行反射的分离壁的侧壁。在此，侧壁是分离壁的横向于或垂直于主侧伸展的侧。
因此，透明粘胶至少部分横向地由分离壁限界，与分离壁直接接触并且一致地仿形所述分离壁、尤其其侧壁。在此，分离壁例如能够防止粘胶从相应的发射区流出。在此和在下文中，透明表示：粘胶例如对于由发射区发射的光是透光的，尤其透亮的或大部分可透过的，其具有至少80％或至少90％的透射度。在此和在下文中，横向是平行于半导体芯片的主侧的方向。
透明粘胶例如能够为硅酮或环氧化物或树脂。
透明粘胶垂直于主侧的层厚度优选≥3μm或≥5μm或≥10μm。替选地或附加地，透明粘胶的层厚度≤20μm或≤15μm或≤10μm。
根据至少一个实施方式，转换元件借助于透明粘胶材料配合地固定在发射区上。半导体芯片和转换元件在此与透明粘胶直接接触。透明粘胶因此用…于发射区和转换元件之间的机械连接。材料配合例如表示：大部分地或仅分子和/或原子力引起转换元件和发射区之间的键合。材料配合的连接能够仅通过破坏所使用的连接剂来脱开。
根据至少一个实施方式，转换元件构成为自承的小板，例如构成为陶瓷小板。在此，小板的上侧和下侧在制造公差的范围内优选平面地和/或彼此平行地沿着整个横向扩展伸展。在此，上侧和下侧能够具有完全有意地或无意地引入的粗化部或沟槽。但是如果将各一个平衡面布设穿过上侧和下侧，那么所述平衡面平面地或平坦地和/或彼此平行地伸展。
根据至少一个实施方式，半导体芯片的主侧沿着半导体芯片的整个横向扩展平坦且无沟槽地构成。在此，主侧能够具有制造引起的粗化部或有意引入的粗化部，以改进辐射耦合输出。平坦在本文中表示：布设穿过主侧的平衡面是平坦的。无沟槽表示：主侧不具有凹部，所述凹部有意地引入半导体芯片的半导体层序列中，并且所述凹部的高度或深度≥4μm或≥3μm或≥2μm。特别地，在相邻的发射区之间的区域中不设置这种沟槽。
根据至少一个实施方式，半导体芯片的主侧沿着半导体芯片的整个横向扩展由唯一的材料形成。主侧的材料例如能够为处于半导体芯片中的半导体层序列的半导体材料，但是也能够为电极材料，如透明电极材料，例如ITO。
根据至少一个实施方式，半导体芯片的有源层沿着半导体芯片的整个横向扩展连续且无中断地构成。这尤其表示：有源层在相邻的发射区之间和/或在进行反射的分离壁的区域中不中断。
根据至少一个实施方式，将接触元件设置在半导体芯片的背离主侧的一侧上，所述接触元件能够单独地且彼此独立地通电并且彼此间隔开或者彼此分离。在此，优选将发射区一一对应地与每个接触元件相关联。经由接触元件的通电，运行所属的发射区并且耦合输出辐射。在此，发射区的横向扩展优选通过接触元件的横向扩展来确定。仅在被通电的接触元件的区域中，有源层才产生辐射，所述辐射随后经由发射区耦合输出。在此，接触元件或发射区的横向扩展例如能够为至少5μm或至少50μm或至少100μm。替选地或附加地，横向扩展≤200μm或≤150μm或≤125μm。
根据至少一个实施方式，转换元件的下侧在被遮盖的发射区的区域中沿远离主侧的方向不超出进行反射的分离壁。这就是说，包围发射区的分离壁的最高点与转换元件的下侧在被遮盖的发射区的区域中相比距主侧间隔更远。
根据至少一个实施方式，转换元件与分离壁和透明粘胶直接接触。
分离壁能够是粘性的，并且将转换元件与半导体芯片机械稳定地连接。特别地，在粘性的分离壁中也能够弃用透明粘胶，使得转换元件和被遮盖的发射区之间的区域通过空隙形成，所述空隙不具有透明粘胶或其他材料。于是，转换元件和分离壁之间的机械稳定的连接主要或仅经由分离壁的粘性作用来实现。
根据至少一个实施方式，在主侧的俯视图中，多个发射区和在其之间伸展的分离壁由共同的、连续且连贯构成的转换元件部分地或完全地遮盖。在此，转换元件又能够是小板，例如陶瓷小板。
根据至少一个实施方式，共同的转换元件在分离壁的区域中具有沟槽。在主侧的俯视图中，沟槽于是部分地或完全地与分离壁叠合。特别地，沟槽能够共同地形成网格网络，所述网格网络对应于进行反射的分离壁的网格网络。在俯视图中，例如由转换元件遮盖的发射区能够完全地由连贯的沟槽包围。在发射区的区域中，转换元件优选不具有沟槽。
沟槽例如从转换元件的上侧和/或下侧沿朝向半导体芯片的主侧的方向或远离半导体芯片的主侧的方向延伸到转换元件中并且例如穿过转换元件的至少30％或至少50％或至少75％。替选地或附加地，沟槽穿过转换元件的最多95％或最多90％或最多85％。沟槽例如能够具有至少1μm或至少5μm或至少10μm的深度。替选地或附加地，沟槽的深度≤80μm或≤60μm或≤20μm。沟槽平行于主侧的最大宽度优选大于或小于等于分离壁的宽度。沟槽尤其引起发射辐射的发射区和与其相邻的发射区之间的光学分离。该光学分离附加于通过进行反射的分离壁实现的光学分离起作用。
根据至少一个实施方式，设置在一个组中的全部或多个发射区分别具有自身的转换元件，所述转换元件分别一一对应地与发射区相关联。转换元件例如能够借助于透明粘胶设置并且机械地固定在发射区上。转换元件在主侧的俯视图中于是仅遮盖相关联的发射区，然而不遮盖相邻的发射区。
根据至少一个实施方式，在分离壁的区域中分别通过间隙将两个相邻的发射区的转换元件横向彼此间隔开。这尤其表示：相邻的发射区的转换元件不直接彼此接触。
根据至少一个实施方式，透明粘胶至少部分地填充两个相邻的发射区的转换元件之间的间隙。但是在此优选地，透明粘胶在间隙的区域中在远离主侧的方向上不超出转换元件的上侧。
根据至少一个实施方式，在相邻的发射区的转换元件之间的间隙至少部分地或完全地借助反射材料填充。反射材料能够对于出自半导体芯片的初级辐射或由转换元件发射的次级辐射是镜反射和/或漫散射的。在主侧的俯视图中，每个转换元件于是能够部分地或完全地由发射材料构成的连贯的带包围。在此，反射材料对于观察者而言引起相邻的发射区的附加的光学分离。
根据至少一个实施方式，分离壁在远离主侧的方向上超出被遮盖的发射区的区域中的一个或多个转换元件。在此，分离壁例如能够超出转换元件在被遮盖的发射区的区域中的上侧至少2μm或至少5μm或至少10μm。替选地或附加地，分离壁超出转换元件在被遮盖的发射区的区域中的上侧最高15μm或最高10μm或最高7μm。
在此，分离壁优选伸展穿过两个相邻的转换元件之间的间隙并且完全地穿透所述间隙。因此特别地，转换元件横向地通过分离壁限界。
根据至少一个实施方式，转换元件是连贯且连续构成的层，所述层形状配合地遮盖多个发射区和位于其之间的分离壁。在此，转换元件尤其与半导体芯片的主侧或与分离壁直接接触。在此，在被遮盖的分离壁和被遮盖的发射区之间优选既不构成与转换元件的间隙也不构成中间空间。
根据至少一个实施方式，转换元件具有至少10μm或至少30μm或至少50μm的横向于主侧的厚度。替选地或附加地，转换元件的厚度≤150μm或≤100μm或≤70μm。优选地，转换元件的厚度为10μm和15μm之间或为40μm和100μm之间，其中包括边界值。
此外提出一种用于制造光电子半导体器件的方法。该方法尤其适合于制造在此描述的光电子半导体组件。这就是说，全部结合光电子半导体组件公开的特征也对于方法公开并且反之亦然。
根据至少一个实施方式，用于制造光电子半导体组件的方法包括步骤A)，其中提供具有主侧的半导体芯片。主侧包括多个彼此并排设置的发射区，所述发射区能够单独地且彼此独立地控制并且经由所述发射区在运行时分别从半导体芯片中耦合输出辐射。
根据至少一个实施方式，方法在步骤B)中包括：将进行反射的分离壁施加到相邻的发射区之间的主侧上，其中在主侧的俯视图中，发射区由分离壁至少部分地包围。在此，分离壁沿远离主侧的方向超出半导体芯片。
根据至少一个实施方式，方法包括步骤C)，其中在步骤B)之后，将转换元件至少施加在发射区上，所述转换元件具有朝向半导体芯片的下侧和背离半导体芯片的上侧，其中在施加之后，转换元件的下侧在相应的发射区的区域中沿远离主侧的方向超出进行反射的分离壁最多为分离壁的高度的10％。
根据至少一个实施方式，在该方法中，在步骤B)之后和在步骤C)之前，将透明粘胶至少施加到发射区上，其中透明粘胶至少部分地形状配合地覆盖包围该发射区的分离壁的侧壁。
根据至少一个实施方式，在步骤C)中，将转换元件借助透明粘胶施加到发射区上。在此，转换元件优选与粘胶直接接触，使得转换元件间接地经由透明粘胶与发射区连接。
根据至少一个实施方式，在随后的步骤中，将透明粘胶完全硬化，并且由此在转换元件和发射区之间建立材料配合且机械稳定的连接。
根据至少一个实施方式，在该方法中，进行反射的分离壁借助于气溶胶喷射法施加。气溶胶喷射法是如下印制方法，其中气溶胶经由印制头喷射到表面上。以该方式，能够印制微米或纳米范围中的最小结构。优选地，如此印制的进行反射的分离壁具有反射粘胶。这种粘胶例如能够是硅酮粘胶或树脂或环氧化物。
根据至少一个实施方式，在印制方法之后，将进行反射的分离壁部分硬化，但是未完全硬化。在此，分离壁优选能够部分硬化至使得能够施加透明粘胶，而不造成分离壁和透明粘胶的混匀。也不应当通过施加透明粘胶使部分硬化的进行反射的分离壁变形或破坏。
根据至少一个实施方式，转换元件施加到半导体芯片上，使得转换元件与透明粘胶和与进行反射的分离壁都直接接触。
根据至少一个实施方式，在下一步骤中，完全硬化透明粘胶和进行反射的分离壁，由此将转换元件材料配合地固定在半导体芯片上。将转换元件材料配合地固定在半导体芯片上也能够单独地通过进行反射的分离壁产生，其中于是能够弃用发射区上的透明粘胶。
根据至少一个实施方式，进行反射的分离壁借助于光刻工艺施加在半导体芯片上。为此，例如借助于结构化的掩模遮盖半导体芯片上的光刻胶层，随后将光刻胶曝光并且完全硬化，并且再次移除光刻胶层的未硬化的部分，使得仅保留进行反射的分离壁。
根据至少一个实施方式，随后，在产生进行反射的分离壁之后，借助于刮涂工艺将透明粘胶施加到半导体芯片的主侧上。于是，经由刮涂工艺借助透明粘胶部分地或完全地填充进行反射的分离壁之间的区域。
根据至少一个实施方式，转换元件经由喷射方法形状配合地施加到分离壁和发射区上。附加的透明粘胶在该情况下对于在转换元件和发射区之间的连接不是必需的。
附图说明
下面，参考附图根据实施例详细阐述在此描述的光电子半导体组件以及用于制造光电子半导体组件的方法。在此，相同的附图标记说明各个附图中的相同的元件。然而在此示出不符合比例的关系，更确切地说为了更好的理解能够夸张大地示出个别元件。
附图示出：
图1A至1C示出制造中的光电子半导体组件的实施例的侧视图以及俯视图，
图1D至3B示出光电子半导体组件的实施例的侧视图，
图4A至4C示出制造方法中的光电子半导体组件的侧视图，和
图5示出光电子半导体组件的侧视图。
具体实施方式
图1A示出具有平坦的且平面伸展的主侧10的光电子半导体芯片1，所述主侧例如形成半导体芯片1的辐射耦合输出面。主侧10沿着整个横向扩展由唯一的材料，例如由钝化部形成并且不具有有意引入的沟槽。半导体芯片1还包括半导体层序列，例如由AlInGaN构成的半导体层序列，所述半导体层序列具有有源层12，在所述有源层中在运行中产生电磁辐射。
在半导体芯片1的与主侧10相对置的下侧上设置有接触元件13。接触元件13例如由金属，例如Ag或透明导电氧化物，如ITO形成。在此，接触元件与半导体层序列直接接触。经由接触元件13能够对半导体芯片1的半导体层序列通电。接触元件13彼此分离和间隔开。
在此，在半导体芯片1的主侧10上，将发射区11一一对应地与每个接触元件13相关联。在对接触元件13通电时，在接触元件13的区域中在有源层12中产生辐射，所述辐射经由所属的发射区11从半导体芯片1中射出。在此，接触元件13的横向扩展限定发射区11的横向扩展并且例如位于5μm和125μm之间。
半导体层序列在各个接触元件13之间的横向方向上具有中间空间，所述中间空间不能够被控制并且在所述中间空间中在半导体芯片1运行时，有源层12不产生或仅产生少量的电磁辐射。中间空间例如具有平行于主侧10的位于5μm和20μm之间的宽度。中间空间在图1A中作为白色的条标明。
在图1A中在横向方向上在两个相邻的发射区11之间将进行反射的分离壁20设置在主侧10上。在此，分离壁20在远离主侧10的方向上超出半导体芯片1并且例如具有5μm和20μm之间的高度。在此，分离壁20设置在中间空间的区域中并且在主侧的俯视图中部分地或完全遮盖中间空间。因此，在分离壁20之下，在半导体层序列中优选不产生或仅产生少量的电磁辐射。
分离壁20当前例如由硅酮或环氧化物或树脂构成，所述硅酮或环氧化物或树脂设有反射辐射的颗粒，如二氧化钛颗粒。
图1B在主侧10的俯视图中示出具有所施加的进行反射的分离壁20的半导体芯片1。可见的是：分离壁20共同形成进行反射的网格2，其中半导体芯片1的发射区11矩阵状地设置在进行反射的网格2的网眼中，其中每个发射区11一一对应地与进行反射的网格2的网眼相关联。因此，每个发射区11至少部分地由分离壁20包围。分离壁20对于观察主侧10的观察者而言用于在处于运行中的发射区11和与其间隔开的发射区11之间的改进的光学分离。经由对所属的接触元件13通电来控制发射区11的运行。
图1C示出一个实施例的侧视图，其中将透明的、尤其透亮的粘胶3施加到半导体芯片1的主侧10上。透明粘胶3例如为硅酮粘胶。透明粘胶3作为整面的、连贯的且无中断的层施加到多个发射区11之上并且在此遮盖位于发射区11之间的进行反射的分离壁20。在此，粘贴层的平均厚度大于分离壁20的高度。粘胶3形状配合地遮盖分离壁20以及发射区11，使得在透明粘胶3和分离壁20或发射区11之间不构成间隙或空隙。
在图1D的实施例中，示出制成的光电子半导体组件100。在此，将转换元件4施加到半导体芯片1的主侧10上。在主侧10的俯视图中，转换元件4在此完全地遮盖多个发射区11和位于其之间的分离壁20。转换元件4优选为具有上侧42和下侧41的小板，其中上侧42和下侧41基本上彼此平行地伸展。转换元件4连续地、连贯地且无中断地构成。
图1D的转换元件4例如是自承的并且不需要半导体芯片1以用于机械稳定。例如，转换元件具有40μm和100μm之间的厚度，其中包括边界值。此外，将转换元件4按压到半导体芯片1上，使得所述转换元件与进行反射的分离壁20以及透明粘胶3直接接触。转换元件3的下侧41在发射区11的区域中因此沿远离主侧10的方向不超出分离壁20。
替选地，图1D的转换元件4也能够借助于载体施加，其中载体在施加之后从转换元件4剥离。随后，转换元件4的厚度例如位于10μm和15μm之间，其中包括边界值并且例如不是自承的。
转换元件4例如为由发光材料，例如YAG构成的陶瓷的转换元件4。例如，转换元件4设计用于，将紫外辐射或蓝色辐射转换成红光或绿光或黄光。
图1D的转换元件4借助于透明粘胶3机械地材料配合地与半导体芯片1连接。在此，仅在破坏或折断透明粘胶3的情况下才可以剥离转换元件4。附加地可行的是：进行反射的分离壁20是粘性的并且附加地或单独地引起半导体芯片1和转换元件4之间的材料配合的、机械稳定的连接。
图1D示出半导体芯片1的全部发射区11，其完全地由共同的转换元件4遮盖。在主侧10的俯视图中，转换元件4完全地遮盖整个半导体芯片1并且在全部横向方向上超出所述半导体芯片。替选地，转换元件4沿横向方向也能够与半导体芯片1的侧面平接。
在图2的实施例中，与图1D不同，转换元件4具有附加的沟槽40，所述沟槽从转换元件4的上侧42朝下侧41的方向伸展。沟槽40例如穿过转换元件4的至少55％并且最多85％。此外，沟槽40设置在进行反射的分离壁20的区域中，使得在主侧10的俯视图中沟槽40部分地或完全地与进行反射的分离壁20叠合。图2的转换元件4能够是自承的。
转换元件4中的沟槽40除了进行反射的分离壁20之外引起相邻的发射区11之间的光学分离。穿过转换元件4行进的光部分地在沟槽40的侧面上全反射，使得抑制由两个相邻的发射区11发射的光的串扰。对于观察转换元件4的上侧42的观察者而言，于是处于运行中的发射区11显得与相邻的发射区11光学分开。
沟槽40例如具有与进行反射的分离壁20相同的网格状的结构。以该方式实现像素化的半导体组件100。图3A的实施例示出光电子半导体组件100，其中多个发射区11分别由自身的、一一对应地相关联的转换元件4遮盖。在此，每个转换元件4在主侧10的俯视图中仅部分地或完全地遮盖相关联的发射区11，然而不部分地或完全地遮盖相邻的发射区11。此外，转换元件4至少部分地遮盖位于发射区11之间的分离壁20。在此，每个转换元件4又能够构成为自承的、例如陶瓷的小板。在两个相邻的发射区11的两个相邻的转换元件4之间分别设置有间隙43。间隙43在此将两个相邻的转换元件4彼此分开。在主侧10的俯视图中，间隙43至少部分地与进行反射的分离壁20叠合。此外，间隙43至少部分地用透明粘胶3填充。当前，透明粘胶3至少填充间隙43的一半。在图3B的实施例中，示出与图3A相同的光电子半导体组件100。附加地，在图3B的实施例中，还将反射材料6引入间隙43中。在此，其能够为与进行反射的分离壁20的材料相同的反射材料，或者是不同的反射材料。间隙43当前借助透明粘胶3和反射材料6完全地填充，使得反射材料6沿远离主侧10的方向部分地超出转换元件4。在光电子半导体组件100的俯视图中，例如，每个转换元件4部分地或完全地由连贯且连续的带包围，所述带由反射材料6构成。
在图4A中以侧视图示出用于制造光电子半导体组件100的方法步骤。在此，图4A类似于图1C的实施例。然而。在图4A中分离壁20比在图1B中更高，例如分离壁20具有至少10μm和最高20μm的高度。也在图4A的实施例中，将透明粘胶3仅设置在发射区11的区域中，但是不遮盖进行反射的分离壁20。更确切地说，透明粘胶3部分地填充在两个相邻的进行反射的分离壁20之间的区域。在此，由透明粘胶3构成的层的高度小于进行反射的分离壁20的高度的一半。
图4B示出在施加转换元件4之后的制成的光电子半导体组件100。在此，如在图3A中，将自身的一一对应地相关联的转换元件4施加到每个发射区11上。转换元件4设置在进行反射的分离壁20之间并且由其横向限界。此外，转换元件4在其上侧42上在发射区11的区域中被进行反射的分离壁20沿远离主侧10的方向超出，例如超出至少2μm或5μm或10μm。在此，进行反射的分离壁20穿破在两个相邻的转换元件4之间的间隙43。此外，至少部分地用透明粘胶3填充间隙43。因此，转换元件4的横向扩展小于相对置的分离壁20的间距。
图4C的实施例示出具有与图4B中相同特性的光电子半导体组件100。但是附加地，在图4C中，用附加的反射材料6填充相邻的转换元件4之间的间隙43的如下区域，所述区域未借助透明粘胶3或进行反射的分离壁20填充。在此，转换元件4之间的间隙43完全地通过反射材料6、透明粘胶3和进行反射的分离壁20填充。
在图5的实施例中，转换元件4不借助于粘胶施加到分离壁20或半导体芯片1上，而是作为连贯的且连续的、无中断的层施加。在此，转换元件4例如能够借助于喷射方法施加到发射区11和分离壁20上。如此施加的转换元件4形状配合地且完全地遮盖分离壁20和发射区11。特别地，由唯一的转换元件4以该方式遮盖多个发射区11和分离壁20。
本发明不局限于根据所述实施例进行的描述。更确切地说，本发明包括每个新的特征以及特征的每个组合，这尤其包含权利要求中的特征的每个组合，即使所述特征或所述组合本身没有在专利权利要求或实施例中明确地说明时也是如此。
本专利申请要求德国专利申请10 2014 117 902.1和德国专利申请102015 103005.1的优先权，其公开内容通过参引的方式并入本文。
附图标记列表
1 半导体芯片
2 进行反射的网格
3 透明粘胶
4 转换元件
6 反射材料
10 半导体芯片1的主侧
11 发射区
12 有源层
13 接触元件
20 进行反射的分离壁
40 沟槽
41 转换元件4的下侧
42 转换元件4的上侧
43 间隙
100 光电子半导体组件
Claims (14)
1.一种光电子半导体组件(100)，所述光电子半导体组件具有：
-半导体芯片(1)，所述半导体芯片具有主侧(10)，其中所述主侧(10)包括多个并排设置的发射区(11)，所述发射区能够单独地且彼此独立地控制并且经由所述发射区在运行时分别从所述半导体芯片(1)中耦合输出辐射，
-进行反射的分离壁(20)，所述分离壁施加到所述主侧(10)上并且与主侧(10)直接接触，所述分离壁设置在相邻的发射区(11)之间并且在所述主侧(10)的俯视图中至少部分地包围所述发射区(11)，
-至少一个转换元件(4)，所述转换元件施加到所述主侧(10)上，所述转换元件具有朝向所述半导体芯片(1)的下侧(41)和背离所述半导体芯片(1)的上侧(42)，其中
-所述分离壁(20)由与所述半导体芯片(1)的半导体材料不同的材料形成，
-所述分离壁(20)沿远离所述主侧(10)的方向超出所述半导体芯片(1)，
-所述转换元件(4)至少部分地遮盖至少一个发射区(11)并且与该发射区(11)机械稳定地连接，
-所述转换元件(4)的所述下侧(41)在被遮盖的发射区(11)的区域中沿远离所述主侧(10)的方向超出所述分离壁(20)最多为所述分离壁(20)的高度的10％，
-至少一个所述转换元件(4)借助于透明粘胶(3)材料配合地固定在所述发射区(11)上，并且所述粘胶(3)处于所述主侧(10)和所述转换元件(4)之间，
-所述半导体芯片(1)的所述主侧(10)沿着所述半导体芯片(1)的整个横向扩展是平坦的且无沟槽的。
2.根据权利要求1所述的光电子半导体组件(100)，其中
-所述透明粘胶(3)至少施加在所述发射区(11)中的一个上并且至少部分地形状配合地覆盖包围该发射区(11)的进行反射的所述分离壁(20)的侧壁，
-所述转换元件(4)构成为自承的小板，所述小板的上侧(42)和下侧(41)在制造公差的范围内是平面的并且彼此平行地伸展。
3.根据权利要求1或2所述的光电子半导体组件(100)，其中
-所述半导体芯片(1)的有源层(12)沿着所述半导体芯片(1)的整个横向扩展连续且无中断地延伸，
-各个所述发射区(11)通过对一一对应地关联的、分开的接触元件(13)通电能够单独地且彼此独立地来控制，所述接触元件安置在所述半导体芯片(1)的背离所述主侧(10)的一侧上。
4.根据权利要求1或2所述的光电子半导体组件(100)，其中
-所述转换元件(4)的下侧(41)在被遮盖的所述发射区(11)的区域中沿远离所述主侧的方向(10)不超出进行反射的所述分离壁(20)，
-所述转换元件(4)与所述分离壁(20)和所述透明粘胶(3)直接接触。
5.根据权利要求1或2所述的光电子半导体组件(100)，其中
-多个发射区(11)和在其之间伸展的所述分离壁(20)由共同的、连续且连贯构成的转换元件(4)遮盖，
-共同的所述转换元件(4)在所述分离壁(20)的区域中具有沟槽(40)，所述沟槽沿朝所述主侧(10)的方向和/或沿远离所述主侧(10)的方向从所述转换元件(4)的上侧(42)和/或下侧(41)延伸到所述转换元件(4)中，
-所述沟槽(40)引起在发射辐射的发射区(11)和与其相邻的发射区(11)之间的光学分离。
6.根据权利要求1或2所述的光电子半导体组件(100)，其中
-多个发射区(11)分别具有自身的转换元件(4)，所述转换元件分别一一对应地与发射区(11)相关联，并且分别借助于所述透明粘胶(3)设置在所述发射区(11)上，
-在所述分离壁(20)的区域中分别通过间隙(43)将两个相邻的发射区(11)的所述转换元件(4)横向彼此间隔开。
7.根据权利要求6所述的光电子半导体组件(100)，其中
-所述透明粘胶(3)至少部分地填充所述间隙(43)，
-所述间隙(43)至少部分地用反射材料(6)填充。
8.根据权利要求6所述的光电子半导体组件(100)，其中
所述分离壁(20)分别在被遮盖的所述发射区(11)的区域中沿远离所述主侧(10)的方向超出所述转换元件(4)，并且在此分别伸展穿过两个相邻的转换元件(4)之间的所述间隙(43)。
9.根据权利要求1或2所述的光电子半导体组件(100)，其中
-进行反射的所述分离壁(20)具有环氧化物或树脂或硅酮，其具有引入其中的TiO2颗粒，
-所述透明粘胶(3)具有硅酮粘胶。
10.根据权利要求1或2所述的光电子半导体组件(100)，其中
-所述分离壁(20)具有位于5μm和10μm之间的高度，
-所述转换元件(4)具有至少10μm的厚度。
11.一种用于制造光电子半导体器件(100)的方法，其包括如下步骤：
A)提供具有主侧(10)的半导体芯片(1)，其中所述主侧(10)包括多个并排设置的发射区(11)，所述发射区能够单独地且彼此独立地控制并且经由所述发射区在运行时分别从所述半导体芯片(1)中耦合输出辐射和其中所述主侧(10)沿着所述半导体芯片(1)的整个横向扩展是平坦的且无沟槽的；
B)将进行反射的分离壁(20)在相邻的发射区(11)之间施加到所述主侧(10)上，其中在所述主侧(10)的俯视图中，所述发射区(11)由所述分离壁(20)至少部分地包围，其中所述分离壁(20)由与所述半导体芯片(1)的半导体材料不同的材料形成，并且其中所述分离壁(20)沿远离所述主侧(10)的方向超出所述半导体芯片(1)；
C)随后将至少一个转换元件(4)至少施加到发射区(11)上，所述转换元件具有朝向所述半导体芯片(1)的下侧(41)和背离所述半导体芯片(1)的上侧(42)，其中
-在施加之后，所述转换元件(4)的所述下侧(41)在相应的所述发射区(11)的区域中沿远离所述主侧(10)的方向超出进行反射的所述分离壁(20)最多为所述分离壁(20)的高度的10％，
-至少一个所述转换元件(4)借助于透明粘胶(3)材料配合地固定在所述发射区(11)上，并且所述粘胶(3)处于所述主侧(10)和所述转换元件(4)之间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中
-在步骤B)之后和在步骤C)之前，将所述透明粘胶至少施加到发射区(11)上，其中所述透明粘胶(3)至少部分地形状配合地覆盖包围该发射区(11)的所述分离壁(20)的侧壁，
-在步骤C)中，将所述转换元件(4)借助所述透明粘胶(3)施加到所述发射区(11)上，
-随后，将所述透明粘胶(3)完全硬化，并且由此在转换元件(4)和发射区(11)之间建立材料配合的连接。
13.根据权利要求12所述的方法，其中
-进行反射的所述分离壁(20)借助于气溶胶喷射法施加，其中进行反射的所述分离壁(20)具有反射粘胶，
-随后，将进行反射的所述分离壁(20)部分硬化但是未完全硬化，
-将所述转换元件(4)施加到所述半导体芯片(1)上，使得所述转换元件(4)与所述透明粘胶(3)和与进行的所述分离壁(20)都直接接触，
-随后完全硬化所述透明粘胶(3)和进行反射的所述分离壁(20)，由此将所述转换元件(4)材料配合地固定在所述半导体芯片(1)上。
14.根据权利要求12所述的方法，其中
-借助于光刻工艺将进行反射的所述分离壁(20)施加在所述半导体芯片(1)上，
-在进行反射的所述分离壁(20)完全硬化之后，借助于刮涂工艺将所述透明粘胶施加在所述半导体芯片(1)的所述主侧(10)上。
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