光电半导体器件的制作方法

本发明公开了一种光电半导体器件。该专利申请要求德国专利申请10 2021 109 968.4的优先级，其公开内容在此引用。

背景技术：

1、在高质量和敏感的微电子中通常采用密封的壳体，以便保护电子构件不受有害的环境影响。例如激光二极管、但还有其它电子和特别是光电组件安装在密封的壳体中。这样的壳体建立内部布置的构件到外部环境的连接、特别是电气连接。

2、例如已知陶瓷壳体，在陶瓷壳体中，基板、在其上安装的框架和在框架上安装的随着在壳体中安装的构件的类型也能够是透明的盖借助于金属焊接层分别相互连接。例如能够应用金锡焊料。然而，对于这样的焊接连接来说，所有待连接的表面必须在连接区域中具有金属化部，其中，这些金属化部中的两个必须以金锡焊料镀层。侧向发射器件作为壳体通常例如具有基板，在基板上借助于焊或焊接安装金属帽，在金属帽中集成玻璃窗口。这些已知的壳体解决方案在制造中是高时间花销以及昂贵的。

技术实现思路

1、确定的实施方式的至少一个目的为，给出一种光电半导体器件。

2、该目的通过根据独立权利要求的内容实现。该内容的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中表征并且从接下来的描述和附图中得出。

3、根据至少一个实施方式，光电半导体器件在壳体的内腔中具有至少一个光电半导体芯片。特别地，至少一个光电半导体芯片能够是能够对来自周围大气的物质、即针对湿度和/或氧气敏感的半导体芯片。例如，至少一个光电半导体芯片能够是半导体激光二极管。也当接下来的描述集中在光电半导体芯片实施为半导体激光二极管上的时候，对此可替换地也能够实现半导体芯片的其它的实施方案，例如超辐射发光二极管(sled)、发光二极管(led)、光电二极管或其它的光电半导体芯片。也当接下来的描述集中在具有光电半导体芯片的光电半导体器件上的时候，也能够实现的是，光电半导体器件在壳体中具有多个相同或不同的光电半导体芯片和/或另外的电子构件。

4、特别优选地，壳体设计为气密的。因此，壳体的内腔能够通过壳体优选地与周围环境气密地分离。“气密”在此以及接下来能够特别意味着，来自周围环境的有害物质或其它有害的影响不能够以这样的方式进入到内腔中，即由此例如在通常期望或规定的寿命的运行期间造成有害的效应。

5、根据另一个实施方式，壳体具有底部和盖部。在底部和盖部之间优选地布置连接层，借助连接层使得盖部安装、即紧固在底部上。壳体的内腔由底部和盖部和连接层包围。特别地，至少底部或盖部或两者都能够具有凹进部，当底部和盖部组合在一起并且借助于连接层相互安装的时候，通过凹进部形成内腔。特别优选地，内腔能够由底部、连接层和盖部气密地封闭。

6、至少一个光电半导体芯片在底部上安装并且优选电连接。至少一个光电半导体芯片在底部上的布置方向在接下来也称为竖直方向。垂直于竖直方向的能够平行于底部的主延伸平面和特别是底部的安装面的方向接下来称为侧向方向。

7、为了电接触在壳体中布置的构件、例如至少一个光电半导体芯片，壳体、特别优选底部具有至少一个电接触元件。至少一个电接触元件例如能够在底部的一个或多个表面上和/或以嵌入在底部中的方式具有一个或多个印刷导线、一个或多个电引线(“通孔”)、一个或多个引线框架或引线框架部件、一个或多个电极面和它们的组合或由此形成。特别地，壳体能够具有多个电接触元件。例如，底部能够具有至少两个通孔作为接触元件，它们分别使得内腔中的电极面与底部的背向内腔的外侧面上的电极面相互连接。

8、根据另一个实施方式，底部构造为陶瓷支架。换句话说，底部能够具有例如带有铝或由铝制成的陶瓷材料作为主成分。

9、优选地，陶瓷支架能够是单独层陶瓷支架或多层陶瓷支架。单独层陶瓷支架例如能够设计为板状的并且因此形成基板。单独层陶瓷支架能够由陶瓷材料制成的层形成，该层还能够具有接触元件，经由接触元件使得壳体的内腔中的至少一个光电半导体芯片能与外面电接触。多层陶瓷能够由以相同的陶瓷材料或不同的陶瓷材料制成的至少两个或多个层形成，这些陶瓷材料为了制造底部被相互涂覆和烧结。例如，层中的一个层能够形成基板，在基板上安装至少一个光电半导体芯片，同时框形地设计至少另一个层并且在侧面包围至少一个光电半导体芯片。相应地，底部能够具有凹进部，在凹进部中布置至少一个光电半导体芯片。

10、特别优选地，壳体能够是能表面安装的。因此特别优选地，光电半导体器件能够是能表面安装的器件、即所谓的smd器件(smd：“表面安装装置”)，其能够通过焊接安装在支架、例如电路板上。特别优选地，陶瓷支架能够是能表面安装的。

11、根据另一个实施方式，盖部由一个或多个玻璃材料形成。换句话说，盖部能够构造为玻璃盖、即完全由一个或多个玻璃材料构造。特别优选地，盖部能够具有硼硅酸盐玻璃或者由硼硅酸盐玻璃制成。

12、优选地，底部和盖部具有带有相近的热膨胀系数的材料。例如，底部、特别是底部的陶瓷材料能够具有第一热膨胀系数c1，并且盖部、特别是盖部的玻璃材料能够具有第二热膨胀系数c2，其中：|c1-c2|/<c1,c2>≤0.90或者|c1-c2|/<c1,c2>≤0.95或者|c1-c2|/<c1,c2>≤0.99。在此，<c1,c2>为c1和c2的平均值。

13、特别优选地，盖部能够是完全透光的。在此，“透光”能够意味着至少半透明并且优选光学上清澈透亮、即透明的。例如，盖部能够具有光学窗口，光学窗口在框架部件中布置。框架部件和光学窗口能够由相同的玻璃材料制成并且例如相互融合。此外也能够实现的是，光学窗口具有第一玻璃材料，同时框型部件具有第二玻璃材料，第二玻璃材料与第一玻璃材料不同。在该情况下光学窗口也能够与框型部件融合。随着光电半导体器件的实施，光学窗口能够在侧向方向上布置在光电半导体芯片旁边或者在竖直方向上布置在光电半导体芯片之上。

14、此外，盖部能够具有凹进部，在凹进部中至少部分地布置光电半导体芯片。因此，盖部能够例如拱形地跨越至少一个光电半导体芯片。

15、根据另一个实施方式，连接层具有玻璃焊料或特别优选地由玻璃焊料构成。通过玻璃焊料能够实现的优点为，能够补偿连接层上的高达20μm数量级的不平坦性和其它的不均匀性或者甚至更多。与此相对，对于焊接连接来说典型要求的是，不平坦性和其它不均匀性明显小于例如5μm的范围或者更小。此外，通过玻璃焊料形成的连接层能够为了将盖部安装在底部上而直接抵靠在盖部上并且直接与底部接触。因此不需要的是，在盖部上设置助粘层、例如在焊接连接的情况下所需的金属化部。

16、根据另一个实施方式，底部、特别是陶瓷支架具有连接区域。连接区域是底部、特别是陶瓷支架的范围，在陶瓷支架上安装连接层。特别优选地，底部和特别是陶瓷支架在连接区域中具有含镍的表面，含镍的表面直接与连接层接触，即特别是玻璃焊料。通过含镍的表面能够实现玻璃焊料的特别好的粘附。例如含镍的表面能够通过含镍的层组成。特别优选地，含镍的层能够相对于含镍的层的总体积具有大于或等于95％体积的相对含量的镍。

17、在此描述的光电半导体器件根据前述实施方式和特征优选地作为底部具有单独层陶瓷或多层陶瓷的形式的陶瓷支架。特别地，多层陶瓷设计能够实现小型3d连接方案的制造，其能够在贯通件和印刷电路板基板中实现非常高密度的i/o连接，同时实现较小的高宽比。借助于高导热性和耐温性，陶瓷材料最适合于该应用。此外，陶瓷设计能够实现能焊接的(smd)组件。结合作为玻璃窗口的盖部或结合玻璃盖部，该结构也代表例如对于激光发射器来说特别合适的壳体。通过能够借助于陶瓷支架的含镍的表面可靠地涂覆到其上和紧固的玻璃焊料能够实现的是，低成本地在底部和盖部之间建立耐热的连接。