用ald层封装的光电子半导体芯片和相应的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]出版物WO 2012/031852 Al描述一种光电子半导体芯片。
【发明内容】
[0002]待实现的目的在于，提出一种寿命特别长且具有提高的效率的光电子半导体芯片。
[0003]提出一种光电子半导体芯片。光电子半导体芯片例如是发光二极管芯片。
[0004]根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括半导体本体，所述半导体本体包括设为用于产生电磁辐射的有源区域。半导体本体例如是外延生长的半导体本体，所述半导体本体具有η型导电的区域、P型导电的区域和在这两个导电的区域之间的有源区域。
[0005]在有源区域中例如能够产生在UV辐射和红外辐射之间的光谱范围中的、尤其在可见光的光谱范围中的电磁辐射。尤其可能的是，半导体本体基于II1-V族半导体材料、例如基于氮化物化合物半导体材料。
[0006]在半导体本体的有源区域中，在半导体本体通电时产生电磁辐射，所述电磁辐射能够经由半导体本体的外面至少部分地离开半导体本体。
[0007]根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括第一镜层，所述第一镜层设为用于反射电磁辐射。半导体本体例如具有两个主面，所述主面经由至少一个侧面彼此连接。第一镜层能够设置到两个主面中的一个主面上。在半导体本体的有源区域中产生的电磁辐射部分地射到第一镜层上并且能够由所述第一镜层朝向半导体本体的外面的方向反射，在那其随后部分地射出。
[0008]镜层例如能够金属地构成。尤其，金属、如银和/或铝适合于形成第一镜层。所述金属具有对于可见光而言良好至非常好的反射率，然而能够具有缺点:所述金属尤其当如在光电子半导体芯片运行时的情况中存在电磁场时趋于扩散或电子迀移。此外，所述金属例如能够在潮湿的环境中氧化，这减少反射率。
[0009]根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括由电绝缘材料形成的第一封装层。第一封装层尤其设为用于:禁止材料从第一镜层扩散到光电子半导体芯片的其他区域中和/或妨碍或阻碍大气气体或湿气进入第一镜层。第一封装层由电绝缘材料形成并且尤其能够电绝缘地构成。
[0010]根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括载体，所述载体设为用于机械地支撑第一封装层、第一镜层和半导体本体。也就是说，载体能够是光电子半导体芯片的用于机械承载的部件。此外，在载体上设置有光电子半导体芯片的其余部件，尤其提到的部件、即封装层、镜层和半导体本体。
[0011]载体能够电绝缘地或导电地构成。对于载体至少局部地导电地构成的情况而言，所述载体能够用于光电子半导体芯片的电连接。
[0012]载体例如能够由陶瓷材料、塑料材料、玻璃、半导体材料或金属形成。对于载体由金属形成的情况，载体能够至少局部地由电镀地或无电流地沉积的金属形成。尤其可能的是，载体由如掺杂的或未掺杂的硅、锗、铜或蓝宝石的材料形成。
[0013]载体优选不是光电子半导体芯片的半导体本体的生长衬底。载体尤其能够设置在半导体本体的与半导体本体的初始的生长衬底相对置的一侧上。初始的生长衬底能够至少部分地、尤其完全地从半导体本体移除。也就是说，光电子半导体芯片因此尤其不具有半导体本体的生长衬底。
[0014]根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，第一镜层设置在载体和半导体本体之间。也就是说，从载体起观察，载体首先跟随有镜层，在镜层的背离载体的一侧上设置有半导体本体。在此，第一镜层能够与半导体本体直接接触。
[0015]根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，第一封装层至少局部地设置在载体和第一镜层之间。也就是说，从载体起观察，首先跟随有第一封装层。在第一封装层的背离载体的一侧上设置有第一镜层。在此，第一封装层能够直接邻接于第一镜层。然而，尤其也可能的是，其他的导电的和/或电绝缘的层位于第一封装层和载体之间。
[0016]根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，第一封装层是ALD层。也就是说，第一封装层借助于ALD (Atomic Layer Deposit1n，原子层沉积)法形成。借助于ALD法能够产生非常薄的层，所述层具有多晶的或无定形的结构。因为借助于ALD制造的层与用于制造层的反应周期的数量成比例地增长，所以对层厚度的精确的控制是可能的。借助于ALD法能够制造特别均匀的层，也就是说特别均匀的厚度的层。
[0017]换言之，第一封装层借助于ALD工艺、如Flash-ALD、光电感应的ALD或其他的ALD法沉积。在此，尤其也能够应用高温ALD法，其中第一封装层在100°C或更高的温度下沉积。
[0018]借助于ALD法制造的层经由电子显微镜的研宄和半导体技术的其他的分析方法能够明确地与经由替选的方法，如例如常规的CVD(Chemical Vapor Deposit1n，化学气相沉积)制造的层进行区分。因此，封装层是ALD层这一特征尤其是能在制成的光电子半导体芯片上证明的具体特征。
[0019]根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括半导体本体，所述半导体本体包括设为用于产生电磁辐射的有源区域。此外，光电子半导体芯片包括第一镜层，所述第一镜层设为用于反射电磁辐射。光电子半导体芯片还包括第一封装层，所述第一封装层由电绝缘材料形成。最后，光电子半导体芯片包括载体，所述载体设为用于机械地支撑第一封装层、第一镜层和半导体本体。在所述实施例的光电子半导体芯片中，第一镜层设置在载体和半导体本体之间，第一封装层设置在载体和第一镜层之间并且第一封装层是ALD层。
[0020]在此，这里所描述的光电子半导体芯片此外基于下述考虑:
[0021]必须将光电子半导体芯片、尤其发光二极管芯片在长的使用寿命期间进行保护，以可靠地抵御湿气的和大气气体的影响。如果在光电子半导体芯片中使用由金属形成的第一镜层，所述金属趋于扩散和/或电子迀移，或者所述金属相对于湿气具有小的耐抗能力，例如对于银的情况，证实为有利的是，对第一镜层进行保护以抵御湿气和/或大气气体。
[0022]对于所述保护例如能够应用封装层，所述封装层由金属形成。然而，已经证明的是，这种金属层能够吸收在半导体本体中在运行时产生的电磁辐射。此外，存在为了封装第一层应用借助于常规的CVD法产生的层的可能性。然而，所述层尤其在其相对于湿度的稳定性方面证实为是不利的。
[0023]在这里所描述的光电子半导体芯片中，作为第一封装层应用ALD层，所述ALD层能够将第一镜层相对于湿气可靠地进行保护并且同时对于在半导体本体中所产生的电磁辐射不具有吸收特性。
[0024]此外，提出一种用于制造在此所描述的光电子半导体芯片的方法。所有对于光电子半导体芯片公开的特征也对于方法公开并且反之亦然。在用于制造光电子半导体芯片的方法中，第一封装层借助于ALD法产生。
[0025]下面的实施方式和实施例不仅涉及光电子半导体芯片、而且也涉及用于制造光电子半导体芯片的方法。
[0026]根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括至少一个贯通接触部，其中至少一个贯通接触部穿过第一封装层、第一镜层和有源区域。在此，可能的是，光电子半导体芯片包括多个同类的贯通接触部。
[0027]贯通接触部与导电材料连接。导电材料与第一镜层电绝缘地穿过第一镜层并且与有源区域电绝缘地穿过有源区域。贯通接触部例如能够包括在半导体本体中的凹部，所述凹部穿过半导体本体的P型导电的区域、半导体本体的有源区域延伸至半导体本体的η型导电的区域。此外，经由贯通接触部，能够从半导体本体的侧部、例如从半导体本体的η型导电的区域电接触有源区域。
[0028]在具有至少一个这种贯通接触部的光电子半导体芯片中，尤其可能的是，半导体本体的背离载体的顶面不具有用于电流分布的印制导线和/或电连接区域。这能够实现下述光电子半导体芯片，其中电磁辐射尽可能几乎不或完全不由用于电流分布的印制导线和/或连接区域吸收。
[0029]根据至少一个实施方式，第一封装层除了至少一个贯通接触部穿过第一封装层的区域以外将载体在其朝向半导体本体的上侧上完全地覆盖。也就是说，第一封装层构成为在载体和半导体本体之间的层，并且至多在那里具有构成可能存在的延伸穿过第一封装层的贯通接触部的中断部。否则，第一封装层根据所述实施方式整面地构成并且完全地覆盖载体的朝向半导体本体的上侧，而不需要第一封装层与载体直接接触。
[0030]根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括第二镜层，所述第二镜层设置在贯通接触部的朝向载体的下侧上，其中第一封装层局部地设置在第一镜层和第二镜层之间。
[0031]第二镜层同样能够由趋于扩散和/或电子迀移的金属、如银形成。在此，尤其可能的是，第二镜层由与第一镜层相同的材料形成。第二镜层例如设置在载体和半导体本体之间。第二镜层能够在贯通接触部的朝向载体的下侧上构成。封装层局部地设置在第一镜层和第二镜层之间，使得封装层能够对于第一和第二镜层用作为封装层。
[0032]由于所使用的材料、如