專利名稱：發(fā)射輻射的光電子器件的制作方法
發(fā)射輻射的光電子器件本發(fā)明涉及一種具有波長轉(zhuǎn)換材料的光電子器件。具有波長轉(zhuǎn)換材料的發(fā)射輻射的光電子器件例如已在出版物wo97/50132中被說明。這種光電子器件包括發(fā)射電磁輻射的半導(dǎo)體本體和波 長轉(zhuǎn)換材料,該波長轉(zhuǎn)換材料將該輻射中的一部分轉(zhuǎn)換成其他(通常更大) 波長的輻射。例如在出版物DE 101 42 009 Al中所描述的那樣，半導(dǎo)體本體的輻射 可以來自短波紫外光譜范圍。由于紫外輻射通常損傷人眼，所以在出版物 DE 101 42 009 Al中建i義在半導(dǎo)體本體的輻射方向上將不透射紫外輻射 的層設(shè)置在波長轉(zhuǎn)換材料之后，該不透射紫外輻射的層優(yōu)選構(gòu)造為從單側(cè) 或者從兩側(cè)對(duì)紫外輻射^^射性的。本發(fā)明的任務(wù)是提供一種具有波長轉(zhuǎn)換材料的光電子器件，該光電子 器件具有高的效率。該任務(wù)通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的光電子器件來解決。光電 子器件的有利改進(jìn)方案和實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中予以說明。具有高效率的光電子器件尤其包括 -半導(dǎo)體本體，其包括有源半導(dǎo)體層序列，該半導(dǎo)體層序列適于產(chǎn)生第一 波長的電磁輻射，該電磁輻射從半導(dǎo)體本體的前側(cè)發(fā)射，-在半導(dǎo)體本體的輻射方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體之后的第 一波長轉(zhuǎn)換材 料，其將第一波長的輻射轉(zhuǎn)換成不同于第一波長的第二波長的輻射，以及-在有源半導(dǎo)體層序列與第一波長轉(zhuǎn)換材料之間的第一選擇性反射層，其 對(duì)第二波長的輻射是選擇性地反射的而對(duì)第一波長的輻射是透射性的。借助設(shè)置在有源半導(dǎo)體層序列與第 一波長轉(zhuǎn)換材料之間的第 一選擇 性反射層，有利地提高了器件的效率，因?yàn)榈谝贿x擇性反射層防止轉(zhuǎn)換后 的第二波長的輻射祐^Jt回半導(dǎo)體本體的有源半導(dǎo)體層序列并在那里被 吸收。在一種有利的實(shí)施形式中，第一選擇性^Jt層鄰接半導(dǎo)體本體，尤其 是鄰接其發(fā)射輻射的前側(cè)。在一種實(shí)施形式中，第一選擇性反射層至少部分地(而優(yōu)選完全地)覆蓋半導(dǎo)體本體的朝著發(fā)射輻射的前側(cè)的面。在另 一實(shí)施形式中，第一選擇性反射層另外還部分或者完全覆蓋半導(dǎo)體本體的 側(cè)面，換言之，部分或者完全覆蓋了半導(dǎo)體本體的構(gòu)造為與發(fā)射輻射的前 側(cè)垂直或者成至少一個(gè)角度的面。
優(yōu)選地，笫一選擇性反射層單片地集成進(jìn)半導(dǎo)體本體的發(fā)射輻射的前
側(cè)中。在該實(shí)施形式中，第一選擇性反射層通常通過如下工藝來制造該 工藝也用于制造半導(dǎo)體本體或者良好地與半導(dǎo)體本體兼容，例如賊射或者 外延生長。由此，能夠有利地實(shí)現(xiàn)技術(shù)上簡單的制造工藝。
可替換地，第一選擇性反射層也可以凈皮澆上、離心涂布上或者噴射上。
在又一有利的實(shí)施形式中，第一選擇性反射層還從半導(dǎo)體本體側(cè)向來 構(gòu)建，例如構(gòu)建在器件殼體或者支承體的底面上，其中半導(dǎo)體本體安裝到 該支承體上。如果半導(dǎo)體本體以側(cè)面安裝到器件殼體的凹處中，則器件殼 體的形成凹處邊界的側(cè)面也優(yōu)選設(shè)置有第一ii擇性反射層。通過在半導(dǎo)體 本體側(cè)向構(gòu)建第一選擇性反射層，有利地將轉(zhuǎn)換過的輻射朝著器件的前側(cè) 反射，否則該輻射會(huì)被器件殼體吸收。
在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，替換第一選擇性反射層，在半導(dǎo)體本體側(cè) 構(gòu)建另 一鏡面反射或者漫射反射的層。該層優(yōu)選被構(gòu)建為4吏得其反射明顯 更大的波長范圍的輻射，該波長范圍特別優(yōu)選地包括轉(zhuǎn)換過的輻射和未凈皮 轉(zhuǎn)換的輻射。這樣，有利的是，也明顯減少了未被轉(zhuǎn)換的輻射的吸收，例 如減少了由于器件殼體材料或者其上安裝有半導(dǎo)體本體的支承體引起的 吸收。優(yōu)選地，金屬層被用作另外的反射層，該金屬層例如具有金或銀。 與第 一選擇性反射層相比，該另 一反射層通?？梢悦黠@更簡單地被制造， 因?yàn)閷?duì)其反射率的要求較低。
在一種可替換的有利實(shí)施形式中，第一選擇性^Jt層并不鄰接半導(dǎo)體 本體，而是與半導(dǎo)體本體間隔。特別地，第一選擇性^^射層與半導(dǎo)體本體 的發(fā)射輻射的前側(cè)間隔，并且在輻射方向上"i史置在該前側(cè)"^后。
輻射方向尤其是應(yīng)理解為如下的方向該方向通過從有源半導(dǎo)體層序 列的主延伸平面朝著半導(dǎo)體本體的發(fā)射輻射的前側(cè)對(duì)準(zhǔn)的距離向量來確 定。
在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，第一波長源自紫外、藍(lán)光或者綠光光譜范 圍。因?yàn)椴ㄩL轉(zhuǎn)換材料通常將輻射轉(zhuǎn)換成更大波長的輻射，在可見光語范 圍的短波端的波長和紫外光鐠范圍的短波端的波長特別適于結(jié)合^f吏用波長轉(zhuǎn)換材料。適于發(fā)射紫外、藍(lán)光和/或綠光輻射的半導(dǎo)體本體通常包括有源層序 列，該有源層序列基于氮化物—化合物半導(dǎo)體材料或者磷化物—化合物半 導(dǎo)體材料。概念"基于氮化物-化合物半導(dǎo)體材料的有源層序列"在上下文中表 示，該有源層序列包括氮化物-III -化合物半導(dǎo)體材料的有源層序列，優(yōu)選包括AlnGanJnn—mN，其中0^11《1、 0《m《l并且ii + m《1 。在此，該 材料并非一定必須具有按照上面的式子的在數(shù)學(xué)上精確的組分。更準(zhǔn)確地 說，它可以特別是具有一種或者多種摻雜材料以及附加的組成成分，它們 基本上不改變AlnGaJih—n-mN材料的物理特性。然而，出于簡單的原因， 上面的式子僅僅包含晶格的主要組成成分(Al， Ga， In， N)，即使這些 成分還可部分被少量其他材料所代替。此夕卜，"基于磷化物-化合物半導(dǎo)體材料的有源層序列，，在上下文中表 示，有源層序列包括磷化物-III-化合物半導(dǎo)體材料，優(yōu)選包括 AlnGanJih—n —mP，其中0《n《1、 0《m《l并且n + m《l 。在此，該材料并非 一定必須具有按照上面的式子的在數(shù)學(xué)上精確的組分。更準(zhǔn)確地說，它可 以特別是具有一種或者多種摻雜材料以及附加的組成成分，它們基本上不 改變AlnGamIni-n-mP材料的物理特性。然而，出于簡單的原因，上面的 式子僅僅包含晶格的主要組成成分(Al， Ga， In， P)，即使這些成分還 可部分被少量其他材料所代替。半導(dǎo)體本體的有源層序列例如外延地生長，并且優(yōu)選包括pn結(jié)、雙 異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱或者特別優(yōu)選地包括多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)用于產(chǎn) 生輻射。術(shù)語量子阱結(jié)構(gòu)在此不包含關(guān)于量子化的維數(shù)的說明。因此，該 術(shù)語尤其包括量子槽、量子線和量子點(diǎn)以及這些結(jié)構(gòu)的任意組合。MQW 結(jié)構(gòu)的例子在出版物WO 01/39282、 US 5,831,277、 US 6，172，382 Bl和 US 5，684，309中已說明，其公開內(nèi)^it過引用結(jié)合于此。例如，發(fā)光二極 管芯片(簡稱"LED芯片")可以用作半導(dǎo)體本體。如果第一波長源自可見光鐠范圍，例如源自藍(lán)光或者綠光光i瞽范圍， 則器件優(yōu)i^iL射混合輻射，該混合輻射包括第一波長的輻射和第二波長的 輻射。通過波長轉(zhuǎn)換材料的選擇和濃度來制造可在寬的范圍中調(diào)節(jié)其色度 坐標(biāo)的器件。特別優(yōu)選的是，混合輻射包括不同顏色的輻射，使得混合輻 射的色度坐標(biāo)在CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的白色范圍中。特別優(yōu)選的是，使用一種半導(dǎo)體本體，其發(fā)射在藍(lán)光光鐠范圍中的第 一波長的輻射，與波長轉(zhuǎn)換材料結(jié)合，該波長轉(zhuǎn)換材料將藍(lán)光輻射轉(zhuǎn)換成 在黃光光鐠范圍中的第二波長的輻射。這樣，有利的是，可以以技術(shù)上筒
單的方式和方法來實(shí)現(xiàn)如下的光電子器件該光電子器件發(fā)射色度坐標(biāo)在 CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的白色范圍中的混合輻射。
然而，如果所使用的半導(dǎo)體本體僅^射在不可見光鐠范圍中(例如 在紫外光譜范圍中的)的第一波長的輻射，則力爭將該輻射盡可能完全轉(zhuǎn) 換，因?yàn)樵撦椛鋵?duì)器件的亮度沒有貢獻(xiàn)。在短波輻射(如UV輻射)的情 況下，該輻射甚至?xí)p傷人眼。
出于這樣的原因，在這種器件中優(yōu)選設(shè)有一些措施，這些措施應(yīng)防止
器件發(fā)射短波輻射。這些措施例如可以是吸收顆粒或者反射元件，它們在 半導(dǎo)體本體的輻射方向上設(shè)置在第一波長轉(zhuǎn)換材料之后，并且吸收不希望
的短波輻射或者將短波輻射^^射回波長轉(zhuǎn)換材料。
在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，光電子器件包括第二波長轉(zhuǎn)換材料，該材 料將第 一波長的輻射轉(zhuǎn)換成與第 一波長和第二波長不同的第三波長的輻 射。
如上面已經(jīng)闡述的那樣，在使用^L射在不可見光鐠范圍中的第一波 長的輻射(例如紫外輻射)的半導(dǎo)體本體的情況下，通常力爭將該輻射盡 可能地完全轉(zhuǎn)換。通過4吏用將第 一波長的輻射轉(zhuǎn)換成與第 一和第二波長不 同的第三波長的輻射的第二波長轉(zhuǎn)換材料，有利地可以實(shí)現(xiàn)一種器件，該 器件發(fā)射由第二波長的輻射和第三波長的輻射構(gòu)成的混合輻射。如果第一 波長來自紫外光鐠范圍，則優(yōu)選選擇一種第一波長轉(zhuǎn)換材料，該材料將第 一波長的輻射的一部分轉(zhuǎn)換成在黃光光鐠范圍中的第二波長的輻射，以及 一種第二波長轉(zhuǎn)換材料,其將第一波長的輻射的剩余部分轉(zhuǎn)換成在藍(lán)光光 鐠范圍中的第三波長的輻射。
如果該器件包括M射在不可見的、紫外的光鐠范圍中的第一波長的 輻射的半導(dǎo)體本體，則在半導(dǎo)體本體的輻射方向上將應(yīng)當(dāng)防止器件發(fā)射短 波輻射的措施優(yōu)選設(shè)置在所有波長轉(zhuǎn)換材料之后。
如果半導(dǎo)體本體^jtt在可見光語范圍中的第 一波長的輻射，則光電子
器件在使用第二波長轉(zhuǎn)換材料的情況下優(yōu)選發(fā)射混合輻射，該混合輻射具 有第一、第二和第三波長的輻射。在這種器件中，混合輻射的色度坐標(biāo)可 以有利地在CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的特別大的范圍中被調(diào)節(jié)。在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，半導(dǎo)體本體、第一波長轉(zhuǎn)換材料和第二波長轉(zhuǎn)換材料相互協(xié)調(diào)， 使得笫一波長源自藍(lán)光光鐠范圍、第二波長源自紅光光鐠范圍而第三波長源自綠光光鐠范圍。以這樣的方式可以產(chǎn)生色度坐標(biāo)在CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的 白色范圍中的混合輻射。在使用第二波長轉(zhuǎn)換材料的情況下，第一選擇性反射層優(yōu)選構(gòu)建為使 得其除了第二波長的輻射之外也選擇性地反射笫三波長的輻射，由此有利的是，由第二波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換的輻射在半導(dǎo)體本體的有源半導(dǎo)體層序列 中不被吸收。特別優(yōu)選的是，光電子器件發(fā)射色度坐標(biāo)在CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的白色范 圍中的混合輻射，因?yàn)樵摶旌陷椛渚哂卸喾N應(yīng)用，例如應(yīng)用于顯示器的背 光照明或者車輛的照明。在一種優(yōu)選的實(shí)施形式中，半導(dǎo)體本體設(shè)置有對(duì)器件的輻射透射性的 包封物，該包封物保護(hù)半導(dǎo)體本體例如免受機(jī)械和化學(xué)的環(huán)境影響。在另 一合乎目的的實(shí)施形式中，包封物包括第一波長轉(zhuǎn)換材料。替換 地，第一波長轉(zhuǎn)換材料也可以;故波長轉(zhuǎn)換層包括。波長轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)是， 波長轉(zhuǎn)換層可簡單地重復(fù)制造，并且此外還有助于器件的盡可能均勻的色 覺，因?yàn)橄鄬?duì)于輻射在包封物中的路徑長度，輻射在波長轉(zhuǎn)換層內(nèi)的路徑 長度以簡單的方式被統(tǒng)一。特別優(yōu)選地，波長轉(zhuǎn)換層具有恒定的厚度，因 為這樣特別有利地起到這種作用。如果使用第二波長轉(zhuǎn)換材料，則包封物或者第一波長轉(zhuǎn)換層除了包含 第一波長轉(zhuǎn)換材料之外還可以包含第二波長轉(zhuǎn)換材料。此外，可能的是， 第二波長轉(zhuǎn)換層包括第二波長轉(zhuǎn)換材料。出于上面所述的原因，第二波長 轉(zhuǎn)換層也優(yōu)選具有恒定的厚度。在一種有利的實(shí)施形式中，尤其是當(dāng)?shù)谝贿x擇性反射層單片集成進(jìn)半 導(dǎo)體本體中時(shí)，波長轉(zhuǎn)換層之一與半導(dǎo)體本體鄰接地i更置。如果第一選擇性反射層鄰接半導(dǎo)體本體，而不單片集成進(jìn)半導(dǎo)體本體 中，或者如果第一選擇性反射層與半導(dǎo)體本體間隔，則在另一實(shí)施形式中 波長轉(zhuǎn)換層之一鄰接第一選擇性反射層設(shè)置，合乎目的地鄰接第一選擇性 反射層的與半導(dǎo)體本體背離的面地i史置。可替換地，第一波長轉(zhuǎn)換層或者第一和第二波長轉(zhuǎn)換層與半導(dǎo)體本體 間隔并且與第 一選擇性>^射層間隔。例如，在一個(gè)實(shí)施例中光電子器件包括覆蓋元件，該覆蓋元件包括第 一和/或第二波長轉(zhuǎn)換層?？商鎿Q地或者附加地，覆蓋元件也可以包括第一選擇性反射層。優(yōu)選 地，覆蓋元件具有支承襯底，該支承村底例如包含玻璃或者由玻璃構(gòu)成， 并且笫 一波長轉(zhuǎn)換層、第二波長轉(zhuǎn)換層和/或第 一選擇性反射層被施加到 該支承襯底上。在一種合乎目的的擴(kuò)展方案中，支承村底具有朝著半導(dǎo)體 本體的主面和/或與半導(dǎo)體本體背離的主面。優(yōu)選地，第一選擇性反射層 因此被施加到支承襯底的朝著半導(dǎo)體本體的主面上，和/或第 一波長轉(zhuǎn)換 層被施加到支承襯底的與半導(dǎo)體本體背離的主面上。有利地，可以特別簡單地制造具有這種覆蓋元件的光電子器件。例如， 在支承襯底上可以特別簡單地制造第一波長轉(zhuǎn)換層。特別是包括第一選擇性反射層和第一以及必要時(shí)第二波長轉(zhuǎn)換層的覆蓋元件優(yōu)選使用在如下的光電子器件中其中半導(dǎo)體本體安裝進(jìn)凹處， 例如反射槽中，該凹處例如是器件殼體的一部分。該凹處在一種實(shí)施形式 中至少部分填充以包封物。通常，半導(dǎo)體本體例如借助接合線與其發(fā)射輻 射的前側(cè)電接觸。有利地，在該實(shí)施形式中，覆蓋元件的第一選擇性反射層防止了在第 一和/或第二波長轉(zhuǎn)換層中所反射的熒光輻射射到凹處的壁上以及射到接 合線上。這樣，具有第一選擇性反射層的覆蓋元件除了半導(dǎo)體本體中的吸 收損耗之外有利地防止了光電子器件中的其他吸收損耗，例如在反射槽和 /或#^線上的吸收損耗。該器件因此是特別有效率的。由于第一選擇性反射層，對(duì)于器件中的吸收損耗無關(guān)緊要的是，具有 第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換層的覆蓋元件距離半導(dǎo)體芯片、并且尤其是距離 該器件多遠(yuǎn)。有利地可以取消用于使吸收損耗最小化的大的距離。在一種 優(yōu)選的實(shí)施形式中，該覆蓋元件直接設(shè)置在反射槽和/或包封物之后。例 如，該覆蓋元件與反射槽和/或包封物粘合在一起。這樣，有利的是，覆 蓋元件的發(fā)射輻射的面是特別小的，使得該器件為具有小的伸展的光源， 該光源可以被良好地光學(xué)成像。特別優(yōu)選地，包封物具有基體材料，而第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料 具有顆粒，這些顆粒嵌入包封物的基體材料中。特別優(yōu)選地，第一和必要 時(shí)第二波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒均勻地分布在基體材料中，因?yàn)檫@有利地簡化 了器件的色覺的均勻化。在器件的一種合乎目的的擴(kuò)展方案中，笫一和/或第二波長轉(zhuǎn)換層也 具有基體材料，并且第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料具有顆粒，這些顆粒嵌 在第一和/或笫二波長轉(zhuǎn)換層的基體材料中并且特別優(yōu)選地均勻分布。
如果兩種波長轉(zhuǎn)換材料被使用在器件中，則這些材料在一種實(shí)施形式 中在空間上分開地設(shè)置，使得器件包括兩個(gè)彼此不同的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都 僅僅具有這兩種波長轉(zhuǎn)換材料中的一種。這樣，這兩種波長轉(zhuǎn)換材料例如 可以在空間上彼此分開地設(shè)置，其方式是第 一波長轉(zhuǎn)換材料包含在半導(dǎo)體 本體的包封物中，而第二波長轉(zhuǎn)換材料包含在鄰接半導(dǎo)體本體的第二波長
轉(zhuǎn)換層中。此外，可能的是，兩種波長轉(zhuǎn)換材料空間上分開地i更置，其方 式是兩個(gè)不同的波長轉(zhuǎn)換層包括這兩種波長轉(zhuǎn)換材料，其中一個(gè)波長轉(zhuǎn)換 層例如鄰接半導(dǎo)體本體地設(shè)置，而另一個(gè)在半導(dǎo)體本體的發(fā)射方向上i殳置 在該波長轉(zhuǎn)換層之后。
如果兩種波長轉(zhuǎn)換材料在空間上分開地設(shè)置，則包含第一波長轉(zhuǎn)換材 料的區(qū)域和包含第二波長轉(zhuǎn)換材料的區(qū)域特別優(yōu)選地設(shè)置在半導(dǎo)體本體 的發(fā)射輻射的前側(cè)之后，使得在半導(dǎo)體本體的輻射方向上從半導(dǎo)體本體來 看，由相應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換材料將第一波長的輻射所轉(zhuǎn)換成的波長分別比關(guān)于 半導(dǎo)體本體的輻射方向在前面的波長轉(zhuǎn)換材料將第 一波長的輻射所轉(zhuǎn)換 成的波長更短。波長轉(zhuǎn)換材料的這種空間上分開的布置的優(yōu)點(diǎn)是，可以特 別有效地降低由其他波長轉(zhuǎn)換材料對(duì)已被波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換的輻射的吸 收。
在另一優(yōu)選的實(shí)施形式中，在半導(dǎo)體本體的輻射方向上，在第一波長 轉(zhuǎn)換材料和必要時(shí)第二波長轉(zhuǎn)換材料之后設(shè)置有第二選擇性反射層，第二 選擇性反射層選擇性反射第一波長的輻射中預(yù)先給定的份額，并且對(duì)第一 波長的輻射的另一部分以及對(duì)第二波長的輻射和必要時(shí)對(duì)笫三波長的輻 射是透射性的。借助這樣的第二選擇性^Jt層，可以提高第一波長的輻射 被第一和必要時(shí)第二波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換的概率。以這樣的方式可以有目的 地提高被轉(zhuǎn)換的輻射的份額，并且因此相對(duì)于不帶有第二選擇性反射層的 器件有利地實(shí)現(xiàn)了具有更少量波長轉(zhuǎn)換材料的器件。
在一種有利的實(shí)施形式中，有源半導(dǎo)體層序列在器件工作時(shí)垂直于器 件的主延伸平面發(fā)射具有第一波長的電磁輻射的大部分。換言之，由有源 半導(dǎo)體層序列發(fā)射的第一波長的電磁輻射實(shí)際上完全或者至少大部分被 定向，更為確切地"i兌，優(yōu)選平行于有源半導(dǎo)體層序列的主延伸平面上的平 面法線。這種定向的輻射例如可以通過一種半導(dǎo)體本體來實(shí)現(xiàn)，該半導(dǎo)體本體 是薄膜發(fā)光二極管芯片。薄膜發(fā)光二極管芯片良好近似于朗伯
(Lambert，scher)表面輻射器。尤其是，所發(fā)射的電磁輻射的輻射強(qiáng)度 良好近似地隨著有源半導(dǎo)體層序列上的平面法線與輻射所發(fā)射的方向之 間的角度的余弦而減小。
薄膜發(fā)光二極管芯片的特色尤其是以下特征
-在特別是外延生長的半導(dǎo)體本體的朝著支承元件的第一主面上(換言 之，在半導(dǎo)體本體的與發(fā)射輻射的前側(cè)對(duì)置的后側(cè)上)施加或者構(gòu)建有反 射層，該反射層將外延層序列中所產(chǎn)生的電磁輻射的至少一部分反射回半 導(dǎo)體本體中；
-半導(dǎo)體本體具有20jim或者更小范圍中的厚度，特別是10nm范圍中的 厚度；以及
-半導(dǎo)體本體含有至少一個(gè)如下的半導(dǎo)體層該半導(dǎo)體層帶有至少一個(gè)具 有混勻結(jié)構(gòu)的面。在理想情況下，該混勻結(jié)構(gòu)導(dǎo)致光在半導(dǎo)體本體中的近 似各態(tài)歷經(jīng)的分布，也就是說，該結(jié)構(gòu)具有盡可能各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)"ft射特 性。
薄^J^光二極管的基本原理例如在1993年10月18日，I.Schnitzer 等人所著的出版物Appl. Phys. Lett. 63(16)，第2174 — 2176頁中進(jìn)行了描 述，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。薄膜發(fā)光二極管芯片的例子在出版物 EP 0卯5797 A2和WO 02/13281 Al中已說明，其公開內(nèi)^it過引用結(jié)合 于此。
在一種合乎目的的實(shí)施形式中，第一和/或必要時(shí)第二選擇性^Jt層 具有層序列，該層序列具有介電層，這些介電層交替地具有高折射率和低 折射率。特別優(yōu)選的是，交替地具有高折射率和低折射率的介電層構(gòu)成的 層序列的第一和/或必要時(shí)第二逸擇性反射層是布M，射器，因?yàn)檫@種
布^^反射器對(duì)技術(shù)人員而言是已知的并且因此在此不詳細(xì)地予以闡述。 在一種有利的實(shí)施形式中，第一選擇性反射層具有高透射率，并且尤
其是具有對(duì)小于臨界波長^的波長的電磁輻射的小的^Jt率。第一選擇 性反射層在該實(shí)施形式中優(yōu)選實(shí)施為具有介電層的層序列，這些介電層交 替地具有高折射率和低折射率，這些介電層尤其是為布拍^^反射器。
相反，第一選擇性反射層具有對(duì)大于臨界波長 kj的波長的電磁輻射的高的反射率以及特別是小的透射率。在選擇性反射層對(duì)其具有高反射率 的波長范圍與選擇性反射層對(duì)其具有高透射率的波長范圍之間的過渡盡
可能明顯，例如在小于或者等于10nm的波長范圍內(nèi)、優(yōu)選小于或者等于 5nm的波長范圍內(nèi)，例如在臨界波長^附近大約3nm的波長范圍內(nèi)。
在該實(shí)施形式中，選擇性反射層優(yōu)選是具有臨界波長入G的短通濾波 器(Kurzpass-Filter )，經(jīng)常也稱作高通濾波器。也就是說，第一選擇性 反射層基本上對(duì)該層對(duì)其具有高透射率的電磁輻射是透射性的，并且基本 上完全反射該層對(duì)其具有高反射率的電磁輻射。換言之，選擇性反射層優(yōu) 選實(shí)際上完全透射其波長小于臨界波長^的輻射，并且優(yōu)選實(shí)際上完全 反射其波長小于臨界波長^的輻射。
在另一有利的實(shí)施形式中，臨界波長A^隨著電磁輻射射到第一選擇
性反射層上的入射角而變化。例如，臨界波長入g在垂直的輻射入射的情
況下相應(yīng)于0。的入射角是最大的，并隨著入射角增加而減小。例如，對(duì) 具有45。的入射角的輻射的臨界波長入g比對(duì)具有0。的入射角的臨界波長 人g小20nm或者更多，優(yōu)選50nm或者更多。該特性例如可以借助布M 反射器以對(duì)技術(shù)人員已知的方式來實(shí)現(xiàn)，因此在此不再詳細(xì)介紹。
臨界波長在此優(yōu)選被選擇為使得器件工作時(shí)由有源半導(dǎo)體層序列垂 直于其主延伸平面發(fā)射的第 一波長的電磁輻射被第 一選擇性反射層透射。 而以 一角度射到第 一選擇性反射層上的第 一波長的電磁輻射被該層反射。 特別優(yōu)選地，垂直入射的電磁輻射的臨界波長X^僅僅^^錄大于第一波長。 例如，垂直入射的電磁輻射的臨界波長人g比第一波長大5nm至100nm， 優(yōu)選大10nm至50nm并且特別優(yōu)選大20nm至50mn，其中分別包括端 點(diǎn)。
優(yōu)選地，通過這樣的方式，在半導(dǎo)體本體中不吸收如下的第一波長的 電磁輻射該電磁輻射例如在笫一和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料中、在包封物 中等等沒有波長轉(zhuǎn)換地朝著半導(dǎo)體本體向回散射并且不是垂直地而是以 一角度射到第一選擇性反射層上。這樣，^L^t射的第一波長的輻射也有助 于器件的發(fā)射。此外，由半導(dǎo)體本體發(fā)射的第一波長的輻射實(shí)際上完全通 過第 一選擇性反射層，其中該輻射垂直或者近似垂直于有源半導(dǎo)體層序列 的主延伸平面發(fā)射。這樣，尤其是在工作時(shí)大部分垂直于有源半導(dǎo)體層序 列的主延伸平面發(fā)射第一波長的電磁輻射的薄膜發(fā)光二極管芯片中，有利 地進(jìn)一步提高了器件的輻射產(chǎn)量。應(yīng)該指出的是，半導(dǎo)體本體通常并不發(fā)射唯一一種第一波長的輻射， 而M射多種不同的第 一波長的輻射，這些波長優(yōu)選被整個(gè)第 一波長范圍 包括。第一或者必要時(shí)第二波長轉(zhuǎn)換材料將至少唯一一種第一波長的輻射 轉(zhuǎn)換成至少另一、第二或者第三波長的輻射。通常，第一或者必要時(shí)第二 波長轉(zhuǎn)換材料將優(yōu)選被第 一波長范圍包括的多種第 一波長的輻射轉(zhuǎn)換成 多種另外的、第二或者第三波長的輻射，其中多種另外的、第二或者第三 波長又優(yōu)選被另 一共同的第二或者第三波長范圍包括。
笫 一或者第二波長轉(zhuǎn)換材料將第 一波長的輻射轉(zhuǎn)換成第二或者第三 波長的輻射，其方式是波長轉(zhuǎn)換材料吸收該輻射，由此過渡到受激發(fā)的狀 態(tài)中并且通過更大波長的輻射的再發(fā)射又返回到基態(tài)中。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和有利的實(shí)施形式和改進(jìn)方案從以下結(jié)合

圖1A至 5更為詳細(xì)闡述的五個(gè)實(shí)施例中得到。
其中
圖1A示出了4艮據(jù)第一實(shí)施例的光電子器件的示意性截面圖，
圖1B示出了根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體本體的發(fā)射光i普，
圖1C示出了根據(jù)第一實(shí)施例的波長轉(zhuǎn)換材料的發(fā)射光鐠，
圖1D示出了根據(jù)笫一實(shí)施例的選擇性反射層的層序列的表格式的視
圖，
圖1E示出了與根據(jù)圖1D中的層序列的層厚度有關(guān)的折射率分布曲 線的視圖，
圖1F示出了根據(jù)圖1D和1E的選擇性反射層的反射率，
圖1G示出了才艮據(jù)第一實(shí)施例的一種變形方案的光電子器件的示意性 截面圖，
圖2示出了根據(jù)第二實(shí)施例的光電子器件的示意性截面圖，
圖3示出了根據(jù)第三實(shí)施例的光電子器件的示意性截面圖，
圖4示出了才艮據(jù)第四實(shí)施例的光電子器件的示意性截面圖，
圖5示出了根據(jù)第五實(shí)施例的光電子器件的示意性截面圖，以及
圖6示出了才艮據(jù)第六實(shí)施例的光電子器件的示意性截面圖。
在這些實(shí)施例和附圖中，相同或者作用相同的組成部分分別設(shè)置有相同的參考標(biāo)記。所示的元件和其大小關(guān)系基本上不能視為符合比例的，更 確切地說，各個(gè)元素諸如層厚度或者顆粒大小為了更好的理解和/或更好 的可表示性而可以被夸大地示出。
在根據(jù)圖1A的光電子器件的實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片(簡稱"LED 芯片")被用作發(fā)射輻射的半導(dǎo)體本體1，該發(fā)光二極管芯片包括有源半 導(dǎo)體層序列2，該半導(dǎo)體層序列在此基于氮化物-化合物半導(dǎo)體材料。該 半導(dǎo)體層序列2在工作時(shí)產(chǎn)生在藍(lán)光光鐠范圍中的第一波長的輻射，在工 作時(shí)該輻射是從半導(dǎo)體本體1的前側(cè)3發(fā)射的。在圖1B中例如可以看到 有源半導(dǎo)體層序列2的發(fā)射光鐠，該有源半導(dǎo)體層序列發(fā)射在藍(lán)光光鐠范 圍中的第一波長的輻射。如在此所示，半導(dǎo)體本體發(fā)射的第一波長被第一 波長范圍21包含，第一波長范圍具有在大約460nm處的強(qiáng)度最大值。
半導(dǎo)體本體l在此安^支承體4 (例如電路板)上并且,皮包封物5 包圍，該包封物具有第一波長轉(zhuǎn)換材料6和基體材料7。第一波長轉(zhuǎn)換材 料6將第一波長的輻射轉(zhuǎn)換成與第一波長不同的第二波長的輻射，該第二 波長的輻射在此例如來自黃光光鐠范圍。
例如YAG:Ce或者其他合適的石榴石發(fā)光材料諸如(YaLubGdcTbd) 3 (AlxGay) 5012:Ce可以被用作第一波長轉(zhuǎn)換材料6，其將在藍(lán)光光鐠范 圍中的第一波長的輻射(例如在圖IB中所示的那樣)轉(zhuǎn)換成在黃光光語 范圍中的第二波長的輻射。優(yōu)選的是，份額a、 b、 c和d大于或者等于O 且小于或者等于l并且符合a + b + c + d-l。相應(yīng)地，x和y優(yōu)選大于或 等于0且小于或等于1并且符合x + y = 1。例如Ce摻雜的TbAl石榴石 發(fā)光材料(Cer-dotierterTbAl-Granatleuchtstoff)和Ce摻雜的(Y,Gd) Al石榴石發(fā)光材料(Cer-dotierter (Y， Gd)Al-Granatleuchtstoff)屬于這種 發(fā)光材料。
尤其是發(fā)射在黃光波長范圍中的輻射的其他合適的發(fā)光材料例如是 摻雜以稀土金屬的正硅酸鹽發(fā)光材料，諸如A2Si04:Eu2+，其中A可以代 表Sr和/或Ba,以及氮氧化物發(fā)光材料如(Ca,Sr,Ba)Si202N2:Eu。
替換地或者附加地，發(fā)光材料例如可以用于顏色匹配，該發(fā)光材料例 如將如在藍(lán)光光鐠范圍中的第一波長的輻射(如在圖1B中所示的那樣) 轉(zhuǎn)換成在紅光光鐠范圍中的第二波長的輻射。屬于這些發(fā)光材料的是硫化 物系，例如(Sr， Ca) S:Eu和氮化物發(fā)光材料如(Sr，Ca) 2Si5N8:Eu或 者GaAlSiN3:Eu以及化學(xué)上與這些系同族的發(fā)光材料。在圖1C中示例性地示出了波長轉(zhuǎn)換材料6的發(fā)射光i普，該波長轉(zhuǎn)換 材料6將在藍(lán)光光鐠范圍中的第一波長的輻射轉(zhuǎn)換成在黃光光語范圍中 的第二波長的輻射。如在此可看到的那樣，第一波長轉(zhuǎn)換材料6發(fā)射的第 二波長同樣被第二波長范圍61所包含。該發(fā)射光鐠的強(qiáng)度最大值在大約 560nm。
在根據(jù)圖1A的實(shí)施例中，第一波長轉(zhuǎn)換材料6以顆粒形式存在，這 些顆粒優(yōu)選基本上均勻地分布在包封物5的基體材料7中。
在本上下文中，"基本上均勻地分布，，意味著，波長轉(zhuǎn)換材料6的顆粒 至少盡可能均勻地分布在_^體材料7的部分體積(Teilvolumen)中。尤 其是意味著，顆粒盡可能不聚集或者聚集是可忽略的。然而，在此不排除 的是，例如由于在基體材料7硬化期間顆粒的沉降而出現(xiàn)顆粒在基體材料 7中的布置與理想的均勻分布的微小差別。
第一選擇性反射層8在此覆蓋朝著發(fā)射輻射的前側(cè)3的面以及半導(dǎo)體 本體1的側(cè)面1001 (參照圖1A)。第一選擇性>^射層8有選擇地將第二 波長的輻射反射進(jìn)包封物5中并且對(duì)第一波長的輻射是透射性的。
第一選擇性反射層8例如包括交替地具有低折射率和高折射率的介 電層構(gòu)成的序列。優(yōu)選地，材料之間的折射率差較高，由此層數(shù)減少。此 夕卜，所使用的介電材料優(yōu)選僅僅sWt吸收第一波長的輻射和第二波長的輻 射。適于在根據(jù)圖1A至1C的第一實(shí)施例中用作第一選擇性反射層8的 層序列扇J格式地列于圖1D中
在此，具有折射率為大約1.5的二氧化硅(Si02)被用作低折射的材 料。低折射的Si02層與高折射的層交替，高折射的層例如包括具有折射 率為大約2.9的二氧化鈦(Ti02)。代替二氧化鈥，例如也可以將氟化鎂 (MgF2)、氧化鋁(A1203)、氧化鉭(TaO)或者二氧化鉿(Hf02)用作 高折射的材料。這些層通?？梢员粴庀嗟矸e(如借助熱氣相淀積工藝和/ 或借助通過電子束的氣相淀積)、被濺射上或者借助化學(xué)方法(化學(xué)氣相 沉積，簡稱"CVD，，)被施加。
此外，由外延生長的層構(gòu)成的層序列也可以作為第一選擇性^Jt層8 來施加，這些外延生長的層例如交替地由GaN層和Al,Ga^N層構(gòu)建， 其中通過選擇鋁份額來合適地調(diào)整層之間的折射率差。
作為另外的替換方案，選擇性反射層8可以被澆上、離心涂布上或者 噴射上。例如，層的序列如Si02層和Ti02層借助溶膠-凝膠(Sol-Gel)方法來施加。光刻膠層或者聚合物層、尤其是交替地具有高折射率和低折 射率的光刻膠層和/或聚合物層的序列優(yōu)選被噴射上或者離心涂布上。
圖1E示出了第一選擇性>^射層8的層序列的、與根據(jù)圖1D的表格 式的列表的層厚度有關(guān)的折射率。根據(jù)圖1D和1E的層序列包括十個(gè)層 對(duì)的序列，這些層對(duì)分別具有大約1.5的低折射率的Si02層和具有大約為 2.9的高折射率的TK)2層。此外，層序列被構(gòu)建為使得層對(duì)組合成層包， 其SK)2層或者Ti02層分別具有相似的厚度。
如從圖1D和1E可看到的那樣，第一層包包括一至六層，即分別由 TK)2層(大約為2.9的高折射率)和SK)2層(大約為1.5的低4斤射率)構(gòu) 成的三個(gè)層對(duì)，其中Ti02層的厚度在大約60nm至大約80nm之間，而 SiOz層的厚度在大約128nm至大約200nm之間。第二層包包括六至十四 層，即即分別由1102層和Si02層構(gòu)成的四個(gè)層對(duì)，其中Ti02層的厚度 在大約60nm至大約80nm之間，而Si02層的厚度在大約60nm至大約 95mn之間。第三層包類似于第一層包地構(gòu)建。第三層包包括十五至二十 層，其中Ti02層的厚度在大約60nm至大約80nm之間，而SK)2層的厚 度在大約110nm至大約200nm之間。因此在第一和第三層包內(nèi)，層對(duì)的 低折射的Si()2層與高折射的層Ti02之間的厚度差比在第二層包內(nèi)明顯更 大。
根據(jù)圖1D和1E的層序列選擇性地反射輻射，如圖1F的反射光鐠所 示的那樣。該層序列的反射率對(duì)于波長X〈k小，而對(duì)于波長X〉^為近 似100 % ，其中臨界波長為500nm。在相對(duì)大的波長范圍(從大約500nm 至大約800nm)上的高折射率尤其是通過上面描述的以不同的厚度構(gòu)建 高折射的層和低折射的層來實(shí)現(xiàn)。
在才艮據(jù)圖1A的器件中，在藍(lán)光光鐠范圍中的第一波長的輻射在有源 半導(dǎo)體層序列2中產(chǎn)生，并且除了從半導(dǎo)體本體1的側(cè)面1001發(fā)射的輻 射的小的份額之外，該第一波長的輻射從半導(dǎo)體本體的前側(cè)輻射出。由于 第一選擇性^Jt層8對(duì)第一波長的輻射是透射性的，所以該輻射幾乎不阻 擋地穿過該層并且進(jìn)入具有第一波長轉(zhuǎn)換材料6的包封物5中。如果第一 波長的輻射射到第一波長轉(zhuǎn)換材料6的顆粒上，則該輻射被轉(zhuǎn)換成在黃光 光譜范圍中的第二波長的輻射。在穿過包封物5時(shí)，第一波長的輻射的一 部分被轉(zhuǎn)換成第二波長的輻射，而第一波長的輻射的另 一部分未被轉(zhuǎn)換地 穿過包封物5，使得器件發(fā)射具有在CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的白色區(qū)域中的色度坐 標(biāo)的混合輻射，該混合輻射具有在藍(lán)光光i普范圍中的第一波長的輻射和在黃光光鐠范圍中的第二波長的輻射。如果轉(zhuǎn)換過的第二波長的輻射射到第
一選擇性反射層8上，則該輻射被該層反射回包封物5中并且有利地不被 半導(dǎo)體本體l吸收。
在圖1G中所示的第一實(shí)施例的變形方案中，臨界波長Xc與入射到 第一選擇性反射層8上的電磁輻射201、 202、 601與平面法線19所成的 入射角a有關(guān)。在此，該波長隨著入射角a的增加而下降。
例如，有源半導(dǎo)體層序列2在工作時(shí)基本上垂直于有源半導(dǎo)體層序列 2的主延伸平面發(fā)射第一波長的電磁輻射201 ，例如具有波長為丄- 470nm 的電磁輻射。該輻射201基本上垂直地(a - 0。)射到第一選擇性>^射層 8上，對(duì)于垂直射到的輻射，該層的臨界波長lc(a-0。)在此為490nm， 使得所發(fā)射的輻射201可以穿過第一選擇性反射層8。
第 一波長的電磁輻射201的 一部分被波長轉(zhuǎn)換材料6轉(zhuǎn)換成更長波的 電磁輻射601 ，例如具有在黃光光謙范圍中的波長(例如600nm)的電磁 輻射。轉(zhuǎn)換過的電磁輻射601被第一選擇性反射層8尤其是在所有入射角 a之下都,儀射。
第 一波長的電磁輻射201的另 一部分202例如^L^體材料7未經(jīng)波長 轉(zhuǎn)換地^t射并且以角度0>0。(例如a - 45。)射到第一選擇性反射層8。對(duì) 于以入射角a - 45。射到第一選擇性反射層的輻射的臨界波長A^ ( a - 45°) 為例如450nm，使得未被波長轉(zhuǎn)換而散射的輻射202被第一選擇性Jl射 層8反射并且有助于器件的發(fā)射。
選擇性反射層8在圖1G中所示的實(shí)施例中單片集成到半導(dǎo)體本體1 的前側(cè)3中。例如，該選擇性反射層交替地由外延生長的GaN層和 AlxGai—xN層構(gòu)建并且為布拉格反射器。與圖1A的實(shí)施例相反，半導(dǎo)體 本體1的側(cè)面1001沒有選擇性反射層8。
半導(dǎo)體本體l在此是具有小于或者等于20Kim (例如10nm)厚度的 薄膜發(fā)光二極管芯片。薄膜發(fā)光二極管芯片1基于氮化物-化合物半導(dǎo)體 材料并且包括n摻雜的層101 (在此包括n摻雜的栽流子限制層 ("confinement layer"))、有源層或者有源半導(dǎo)體層序列2和p摻雜的栽 流子限制層102。
薄膜發(fā)光二極管芯片的制造包括將半導(dǎo)體本體1外延生長到生長襯 底上。在此，n摻雜的載流子限制層101與生長襯底相鄰并且p摻雜的 載流子限制層與生長襯底背離。薄膜發(fā)光二極管芯片1固定在輔助支承體40上。在輔助支承體40 與半導(dǎo)體本體1之間，即在與p摻雜的載流子限制層102相鄰的半導(dǎo)體本 體1的主面上i殳置有^Jt層41。與n摻雜的栽流子限制層101相鄰的生 長襯底被薄化或者被去除。
薄膜發(fā)光二極管芯片1，例如n摻雜的和/或p摻雜的載流子限制層 101、 102具有帶有混勻結(jié)構(gòu)的面或?qū)?，該混勻結(jié)構(gòu)引起光在半導(dǎo)體本體 中近似各態(tài)歷經(jīng)的分布。半導(dǎo)體本體l具有近似朗伯特輻射特性，使得光 的大部分垂直于有源半導(dǎo)體層序列2的主延伸平面M射。
與根據(jù)圖1A和1G的實(shí)施例不同，在才艮據(jù)圖2的實(shí)施例的光電子器 件中，第一選擇性反射層8也從半導(dǎo)體本體1側(cè)向被構(gòu)建在支承體4的底 部上。對(duì)第一選擇性反射層8可替換地，在半導(dǎo)體本體1側(cè)向也可以構(gòu)建 有在可見光的寬的波長范圍中平滑的或者漫射的層，即非選擇性反射層 9,例如具有金或者銀的金屬層。
與根據(jù)圖1A、 1G和2的實(shí)施例不同，第一波長轉(zhuǎn)換材料6在4艮據(jù)圖 3的光電子器件中并不包含在包封物5中，而^1被第一波長轉(zhuǎn)換層10所 包含，該波長轉(zhuǎn)換層與第一選擇性反射層8鄰接地被施加到半導(dǎo)體本體1 的前側(cè)3上。如包封物5—樣，第一波長轉(zhuǎn)換層10具有^^體材料11，第 一波長轉(zhuǎn)換材料6的顆粒優(yōu)選基本上均勻地分布在該基體材料中。
與根據(jù)圖1A、 1G、 2和3的實(shí)施例不同，才艮據(jù)圖4的光電子器件包 括第二波長轉(zhuǎn)換材料12,該波長轉(zhuǎn)換材料將第一波長的輻射的一部分轉(zhuǎn) 換成與第一和第二波長不同的第三波長的輻射。第二波長轉(zhuǎn)換材料12在 此同樣具有顆粒，這些顆粒優(yōu)選基本上均勻地分布在第二波長轉(zhuǎn)換層14 的基體材料13中。第二波長轉(zhuǎn)換層14如在根據(jù)圖3的實(shí)施例中的第一波 長轉(zhuǎn)換層10那樣鄰接第一選擇性^^射層8地設(shè)置，該層被半導(dǎo)體本體1 的前側(cè)3所包括。
具有第二波長轉(zhuǎn)換材料12的第二波長轉(zhuǎn)換層14例如可以與半導(dǎo)體本 體1結(jié)合地^f吏用，半導(dǎo)體本體的有源半導(dǎo)體層序列2產(chǎn)生在紫外區(qū)域中的 第一波長的電磁輻射。在這樣的情況下，第二波長轉(zhuǎn)換材料12優(yōu)選將半 導(dǎo)體本體1的紫外輻射的一部分轉(zhuǎn)換成在黃光光鐠范圍中的第三波長的
輻射，而在紫外光鐠范圍中的笫一波長的輻射的另 一部分優(yōu)選被第一波長 轉(zhuǎn)換材料6轉(zhuǎn)換成在藍(lán)光光鐠范圍中的第二波長的輻射，使得該器件發(fā)射 由第一波長的輻射和第二波長的輻射構(gòu)成的、具有色度坐標(biāo)在CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的白色范圍中的混合輻射。優(yōu)選地，第一波長的輻射通過第一波長轉(zhuǎn)
換材料6和第二波長轉(zhuǎn)換材料12在此被完全被轉(zhuǎn)換成笫二和第三波長的 輻射。
例如包含在第二波長轉(zhuǎn)換層14中(如圖4中所示)的第二波長轉(zhuǎn)換 材料12也可以與半導(dǎo)體本體1結(jié)合來使用，半導(dǎo)體本體1發(fā)射在可見的 (例如藍(lán)光)光鐠范圍中的第一波長的輻射。在這樣的情況下，在波長轉(zhuǎn) 換層14中的第二波長轉(zhuǎn)換材料12將第一波長的輻射的一部分轉(zhuǎn)換成在紅 光光諉范圍中的第三波長的輻射，而在包封物5中的第一波長轉(zhuǎn)換材料 10將在藍(lán)光光鐠范圍中的第 一波長的輻射的另 一部分轉(zhuǎn)換成在綠光光鐠 范圍中的第二波長的輻射。在這樣的情況下，器件同樣發(fā)射具有色度坐標(biāo) 在CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的白色范圍中的混合輻射，該混合輻射包括在藍(lán)光光鐠 范圍中的第一波長的輻射、在綠光光鐠范圍中的第二波長的輻射和在紅光 光鐠范圍中的第三波長的輻射。
與上面所描述的根據(jù)圖1A、 1G、 2、 3和4的實(shí)施例不同，半導(dǎo)體本 體1在根據(jù)圖5的實(shí)施例的器件中并不是安裝到支承體4上，而是安裝到 器件殼體的反射槽15中，該反射槽用于射束成形。如在根據(jù)圖1A的實(shí) 施例中所示，半導(dǎo)體本體1被包封物5圍繞，該包封物包括第一波長轉(zhuǎn)換 材料IO。此外，根據(jù)圖5的器件不同于目前所描述的實(shí)施例而具有第二 選擇性反射層16,該層在半導(dǎo)體本體1的輻射方向上設(shè)置在第一波長轉(zhuǎn) 換材料6之后，并且將由半導(dǎo)體本體1發(fā)射的第一波長的輻射中的限定部 分反射回包括第一波長轉(zhuǎn)換材料6的包封物5中，并且對(duì)轉(zhuǎn)換過的第二波 長的輻射是透射性的。如第一選擇性^^射層8，第二選擇性^Jt層16例 如也由交替地具有高折射率和低折射率的介電層構(gòu)建。隨后，在半導(dǎo)體本 體1的輻射方向上還將包封物5的基體材料7施加到第二選擇性^^射層 16上。
在根據(jù)圖6所示的第六實(shí)施例的光電子器件中，半導(dǎo)體本體1也安裝 到器件殼體的反射槽15中，并且通過M線(未示出)在其前側(cè)3被電 接觸。由反射槽15形成的凹處被填充以填料5，該填料包封半導(dǎo)體本體。 包封物5在此不包含波長轉(zhuǎn)換材料。替換地，可以完全省去包封物5。
替代地，該器件包括覆蓋元件18，該覆蓋元件具有支承襯底17，例 如玻璃襯底。玻璃襯底所具有的厚度例如在10pm到300pm之間，其中 包括兩端點(diǎn)。在此，厚度為大約10(Hmi。替換地，支承襯底17也可以是 薄片，例如是硝化纖維膜。該薄片所具有的厚度優(yōu)選在0.5jmi到10fim之間，特別優(yōu)選在lpm到5nm之間，其中分別包括端點(diǎn)。例如，該薄片的 厚度為大約2拜。
在玻璃襯底17的朝著半導(dǎo)體本體1的、與半導(dǎo)體本體1的前側(cè)3平 行的主面171上設(shè)置有第一選擇性反射層8。在玻璃村底17的與半導(dǎo)體 本體1背離的、同樣與半導(dǎo)體本體1的前側(cè)3平行的主面172上設(shè)置有第 一波長轉(zhuǎn)換層10。
覆蓋元件18與器件殼體、尤其是與反射槽15的邊緣和/或包封物5 機(jī)械穩(wěn)定地相連，例如粘合。
在半導(dǎo)體本體側(cè)向，在凹處的底面和/或側(cè)面上可以附加地構(gòu)建另一 鏡面反射或者漫反射的層，該層將半導(dǎo)體本體發(fā)射的輻射朝著器件的前 側(cè)，尤其是朝著覆蓋元件^Jt。
第一和第二波長轉(zhuǎn)換材料6、 12優(yōu)選選自以下材料摻雜以稀土金屬 的石榴石、摻雜以稀土金屬的堿土金屬硫化物、摻雜以稀土金屬的硫代鎵 酸鹽、摻雜以稀土金屬的鋁酸鹽、摻雜以稀土金屬的正硅酸鹽、摻雜以稀 土金屬的氯硅酸鹽、摻雜以稀土金屬的堿土金屬氮化硅、摻雜以稀土金屬 的氧氮化物和摻雜以稀土金屬的氧氮化鋁。
適合作為包封物5、第一波長轉(zhuǎn)換層10和第二波長轉(zhuǎn)換層14的基體 材料優(yōu)選是透明的可硬化的聚合物材料，例如環(huán)氧樹脂、丙烯自旨、聚酯、 聚酰胺、聚酰亞胺、聚亞安酯、聚氯乙烯、硅樹脂、含有聚硅氧烷的聚合 物或者這些材料的混合物。
本專利申請要求德國專利申請102005046368.1和102005062514.2的 優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
本發(fā)明并非通過借助實(shí)施例的描述而受到限制。更確切地i兌，本發(fā)明 包括任何新的特征以及特征的組合，特別是包含在權(quán)利要求中的特征的任 意組合，即使該特征或者該組合本身未明確地在權(quán)利要求中或者實(shí)施例中 被說明。
權(quán)利要求
1.一種光電子器件，具有-半導(dǎo)體本體(1)，其包括有源半導(dǎo)體層序列(2)，該有源半導(dǎo)體層序列適于產(chǎn)生第一波長的電磁輻射，該電磁輻射從半導(dǎo)體本體(1)的前側(cè)(3)發(fā)射，-在半導(dǎo)體本體(1)的輻射方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體(1)之后的第一波長轉(zhuǎn)換材料(6)，該第一波長轉(zhuǎn)換材料(6)將第一波長的輻射轉(zhuǎn)換成與第一波長不同的第二波長的輻射，以及-在有源半導(dǎo)體層序列(2)與第一波長轉(zhuǎn)換材料(6)之間的第一選擇性反射層(8)，該層選擇性地反射第二波長的輻射并且對(duì)第一波長的輻射是透射性的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電子器件，其中第一選擇性反射層(8) 與半導(dǎo)體本體(i)的發(fā)射輻射的前側(cè)(3)鄰接。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一選擇性反 射層(8)覆蓋半導(dǎo)體本體(1)的朝著發(fā)射輻射的前側(cè)(3)的主面和/或 覆蓋半導(dǎo)體本體的側(cè)面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電子器件，其中第一選擇性反射層(8) 單片集成到半導(dǎo)體本體(1)的發(fā)射輻射的前側(cè)(3)中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電子器件，其中第一選擇性反射層(8) 與半導(dǎo)體本體(1)間隔開。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一選擇性反 射層(8)還在半導(dǎo)體本體(1)側(cè)向被構(gòu)建。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所迷的光電子器件，其中在半導(dǎo)體本體 (1)側(cè)向構(gòu)建有另一反射層(9)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電子器件，其中所述另一反射層(9)是 金屬層。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，該光電子器件發(fā)射 混合輻射，該混合輻射包括第 一波長的輻射和第二波長的輻射。
10. 根據(jù)上a利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一波長源自藍(lán)光光鐠范圍而第二波長源自黃光光鐠范圍。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，該光電子器件包括第二波長轉(zhuǎn)換材料(12 ),該第二波長轉(zhuǎn)換材料將第一波長的輻射轉(zhuǎn)換成 與第 一波長和第二波長不同的第三波長的輻射。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光電子器件，其中第一波長源自紫外光鐠 范圍而第二波長和第三波長源自可見光i普范圍，并且該器件發(fā)射混合輻 射，該混合輻射具有第二波長和第三波長的輻射。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的光電子器件，其中笫一波長、第二波長和 第三波長源自可見光鐠范圍，并且該器件發(fā)射混合輻射，該混合輻射具有 第一波長、第二波長和第三波長的輻射。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的光電子器件，其中第一波長源自藍(lán)光光譜 范圍，第二波長源自紅光光鐠范圍而第三波長源自綠光光譜范圍。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一選 擇性反射層(8 )選棒性地反射笫二波長和第三波長的輻射，而對(duì)第一波長 的輻射是透射性的。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中混合輻射 具有在CIE標(biāo)準(zhǔn)色表的白色范圍中的色度坐標(biāo)。
17. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中半導(dǎo)體本體 (1)設(shè)置有對(duì)該器件的輻射是透射性的包封物(5)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光電子器件，其中包封物(5)包括第一 和/或必要時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換材料(6， 12)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的光電子器件，其中包封物(5)具有基體 材料(7)，而第一和/或必要時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換材料(6， 12)具有顆粒， 這些顆粒嵌入包封物(5)的基體材料(7)中。
20. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一波長轉(zhuǎn) 換材料(6)被第一波長轉(zhuǎn)換層(10)包括。
21. 根據(jù)權(quán)利要求11至20中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第二波 長轉(zhuǎn)換材料(12)被第一波長轉(zhuǎn)換層(10)或者第二波長轉(zhuǎn)換層(14)包 括。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20或者21所述的光電子器件，其中第一或者必要 時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換層(10， 14)鄰接半導(dǎo)體本體(1)地設(shè)置。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20或者21所述的光電子器件，其中第一或者必要 時(shí)的第一和第二波長轉(zhuǎn)換層(10， 14)與半導(dǎo)體本體(1)間隔開。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的光電子器件，其中該光電子器件具有覆蓋 元件U8),該覆蓋元件包括第一和/或必要時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換層(10， 14) 和/或第一選擇性反射層(8)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的光電子器件，其中覆蓋元件(18)包括支 承襯底(17 )。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的光電子器件，其中支承襯底(17)包含玻
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的光電子器件，其中支承襯底(17)是薄片。
28. 根據(jù)權(quán)利要求20至27中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一和/ 或必要時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換層(10， 14)具有恒定的厚度。
29. 根據(jù)權(quán)利要求20至28中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一和/ 或必要時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換層(10， 14)具有基體材料(11， 13)，而第一和 /或必要時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換材料(6, 12)具有顆粒，這些顆粒嵌入第一/第 二波長轉(zhuǎn)換層(10, 14)的基體材料(11， 13)中。
30. 根據(jù)權(quán)利要求19和29之一所述的光電子器件，其中第一和/或必 要時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換材料(6， 12)的顆?；旧暇鶆蚍植荚诎馕?5) 的基體材料(7)中，或者基本上均勻分布在第一和/或必要時(shí)的第二波長 轉(zhuǎn)換層(10， 14)的基體材料(11， 13)中。
31. 根據(jù)權(quán)利要求11至30中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一和 第二波長轉(zhuǎn)換材料(6， 12)設(shè)置在兩個(gè)空間上彼此分開的區(qū)域中。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的光電子器件，其中包含第一波長轉(zhuǎn)換材料 (6)的區(qū)域和包含第二波長轉(zhuǎn)換材料(12)的區(qū)域在半導(dǎo)體本體(1)的輻射方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體(1)的發(fā)射輻射的前側(cè)(3)之后，使得在 半導(dǎo)體本體的輻射方向上從半導(dǎo)體本體來看，由相應(yīng)的波長轉(zhuǎn)換材料(6,12)將第一波長的輻射所轉(zhuǎn)換成的波長分別比關(guān)于半導(dǎo)體本體(1)的輻射 方向在前面的波長轉(zhuǎn)換材料(6, 12 )將第一波長的輻射所轉(zhuǎn)換成的波長更 短。
33. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中在半導(dǎo)體本 體(1)的輻射方向上在第一波長轉(zhuǎn)換材料(6)和必要時(shí)的第二波長轉(zhuǎn)換材料(12 )之后設(shè)置有第二選擇性反射層(16 )，該第二選擇性及Jt層選擇 性地反射第一波長的輻射中預(yù)先給定的份額，而對(duì)第一波長的輻射中的另 外的部分和第二波長的輻射以及必要時(shí)對(duì)第三波長的輻射是透射性的。
34. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中由有源半導(dǎo) 體層序列(2 )在工作時(shí)發(fā)射的電磁輻射的大部分垂直于有源半導(dǎo)體層序列 的主延伸平面^LiL射。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的光電子器件，其中半導(dǎo)體本體(l)是薄 膜發(fā)光二極管芯片。
36. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中第一選擇性 反射層(8)和/或必要時(shí)的第二選擇性反射層(16)具有帶有介電層的層 序列，這些介電層交替地具有高折射率和低折射率。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的光電子器件，其中第一選擇性反射層(8) 具有對(duì)波長小于臨界波長^的電磁輻射的高透射率并且具有對(duì)波長大于 臨界波長Xe的電磁輻射的高反射率。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的光電子器件，其中臨界波長k隨著電磁 輻射射到第一選擇性反射層(8)的入射角而變化。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的光電子器件，其中臨界波長人G隨著電磁 輻射射到第一選擇性反射層(8)的入射角增加而減小。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的光電子器件，其中對(duì)于以45。的入射角射 到第一選擇性反射層(8)的電磁輻射的臨界波長X^比對(duì)于垂直射到第一 選擇性反射層上的電磁輻射的臨界波長A^小20pm或者小更多。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38至40中任一項(xiàng)所述的光電子器件，其中-第一選擇性反射層(8)透射在有源半導(dǎo)體層序列(2)工作時(shí)垂直 于有源層序列的主延伸平面朝著半導(dǎo)體本體(1)的前側(cè)(3)發(fā)射的、第 一波長的電磁輻射，并且-第一選擇性反射層及Jt以一角度射到第一選擇性反射層的、第一波 長的電磁輻射。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光電子器件，具有半導(dǎo)體本體(1)，其包括有源半導(dǎo)體層序列(2)，該有源半導(dǎo)體層序列適于產(chǎn)生第一波長的電磁輻射，該電磁輻射從半導(dǎo)體本體(1)的前側(cè)(3)發(fā)射。此外，該器件還包括在半導(dǎo)體本體(1)輻射方向上設(shè)置在該半導(dǎo)體本體之后的第一波長轉(zhuǎn)換材料(6)，其將第一波長的輻射轉(zhuǎn)換成與第一波長不同的第二波長的輻射，以及在有源半導(dǎo)體層序列(2)與第一波長轉(zhuǎn)換材料(6)之間的第一選擇性反射層(8)，該層選擇性地反射第二波長的輻射并且對(duì)第一波長的輻射是透射性的。
文檔編號(hào)H01L33/46GK101297412SQ200680040257
公開日2008年10月29日 申請日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者多米尼克·艾澤特, 弗蘭克·耶爾曼, 諾貝特·林德, 迪爾克·貝爾本, 雷蒙德·奧伯施密德, 馬丁·察豪 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司