專利名稱：光電子半導體器件的制作方法
光電子半導體器件
提出了一種光電子半導體器件參考文獻US 2004/0238837A1涉及一種發(fā)射輻射的光學部件。在參考文獻US 2007/0018102A1中提出了一種具有發(fā)光轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光部件。要實現(xiàn)的目的存在于，提供一種光電子半導體器件，其尤其是老化穩(wěn)定的。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，其包括殼體基體。例如，殼體基體是由塑料、樹脂或硅樹脂組成的注塑件，所述注塑件能夠一體式成形在導電框架上。同樣可能的是，殼體基體包括電路板或由其組成。電路板能夠具有陶瓷支承體或金屬支承體，為了形成印制導線和/或連接位置而能夠施加在電絕緣的和/或?qū)щ姷耐繉又泻?或其上。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，其包括至少一個光電子半導體芯片，其安置在基體上。為此設置光電子半導體芯片以發(fā)射初級輻射，其中初級輻射包括縮寫為UV輻射部分的紫外線輻射部分。例如，光電子半導體芯片是發(fā)光二極管或半導體激光芯片。UV輻射部分能夠包括在200nm和400nm之間的波長，其中包括邊界值。換而言之可以稱作為紫外輻射，其具有在200nm和400nm之間的波長的輻射，其中包括邊界值。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，其包括濾光裝置，為此設置所述濾光裝置以吸收初級輻射的UV輻射部分。也就是說，由于濾光裝置，UV輻射部分在穿過濾光裝置之后衰減了至少50 %，優(yōu)選至少80 %，尤其優(yōu)選至少95 %。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置完全地或部分地位于在半導體芯片和殼體基體之間。因此，通過濾光裝置阻止由半導體芯片發(fā)射的初級輻射的UV輻射部分的至少一部分到達殼體基體。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置部分地或完全地位于半導體芯片和光學部件之間。光學部件能夠為透鏡和/或反射器。可能的是，光學部件是半導體器件本身的組成部分。因此，相比較于沒有這種濾光裝置的半導體器件，通過濾光裝置能夠降低到達到光學部件的UV輻射部分。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，在初級輻射的光學總功率上的UV 輻射部分總計為在0. 和4.0%之間的部分，其中包括邊界值。優(yōu)選的是，UV輻射部分相對于光學總功率位于在0. 2%和3. 0%之間，尤其在0. 25%和2. 5%之間，其中包括邊界值。 例如僅具有大于400nm波長的剩余的輻射部分，優(yōu)選位于可見的譜區(qū)域中。S卩，由半導體芯片發(fā)射的初級輻射的UV輻射部分總計僅占總輻射的小部分。在光電子半導體器件的至少一個實施形式中，其具有殼體基體和安置在殼體基體上的至少一個光電子半導體芯片。在工作中，光電子半導體芯片發(fā)射初級輻射，其中初級輻射具有UV輻射部分。此外，半導體部件包括濾光裝置，為此設置所述濾光裝置，以吸收初級輻射的UV輻射部分，其中濾光裝置至少部分地位于在半導體芯片和殼體基體之間和/ 或在半導體芯片和光學部件之間。UV輻射部分相對于初級輻射的光學總功率為在0. 和 4.0%之間，其中包括邊界值。通過短波輻射、即尤其是具有小于等于400nm的波長的紫外輻射的作用會導致殼體基體、由半導體芯片圍繞的澆注體或光學元件的變色，其中所述光學元件由塑料形成。由于這種變色，例如降低殼體基體的反射度并且因此同樣降低從半導體器件出來的光輸出耦合效率。變色可以被阻止或明顯延緩，其中避免紫外的輻射到達例如殼體基體或光學元件。這能夠通過濾光裝置實現(xiàn)，所述濾光裝置優(yōu)選與半導體芯片在空間上接近。換而言之， 尤其在芯片附近吸收初級輻射的UV輻射部分或者至少將其強烈地降低，使得UV輻射部分例如沒有到達殼體基體。因為UV輻射部分相對小，所以通過濾光裝置本身沒有顯著地使得半導體器件的效率變差。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，在至少一個層中的濾光裝置外延地沉積在半導體芯片上。因此，濾光裝置能夠由外延生長的層組成。濾光裝置優(yōu)選具有不同于半導體芯片的其他的材料成分。例如，因而濾光裝置包括一個或多個外延地施加到半導體芯片上的InGaN層，所述層優(yōu)選顯出大約400nm的吸收邊界。濾光裝置可以直接地在半導體芯片的半導體材料上生長，或者通過例如導電層的中間層與半導體芯片的半導體材料分離。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置具有如二氧化鈦的氧化鈦、和/或氧化鋅或由其中一種組成。例如，氧化鈦或氧化鋅嵌入到濾光裝置的基體材料中。根據(jù)光電子半導體芯片的至少一個實施形式，濾光裝置以層的形式安置在半導體芯片上。優(yōu)選的是，濾光裝置的層完全地或者局部地直接與半導體芯片接觸。例如，由濾光裝置覆蓋半導體芯片的整個的、暴露的外表面。半導體芯片可以完全地由濾光裝置和殼體基體所圍繞。根據(jù)光電半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置在含硅的層的背離半導體芯片的側(cè)上封閉。例如，因而濾光裝置具有粗糙或者多孔的、背離半導體芯片的表面，所述表面是易受氧化影響的。通過含硅的、例如借助玻璃、硅樹脂或環(huán)氧化物-硅樹脂-混合材料形成的或由其組成的層能夠保護濾光裝置免于環(huán)境影響。層的材料尤其不同于澆注體的材料。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置與半導體芯片直接接觸。 艮口，濾光裝置至少局部地與半導體芯片的半導體材料成直接的物理接觸。優(yōu)選外延生長與濾光裝置直接接觸的半導體材料。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，將濾光裝置形成為薄片。薄片優(yōu)選是以機械方式自支承的，即薄片在半導體芯片的棱邊長度的長度尺度上不彎曲或不顯著彎曲。優(yōu)選的是，薄片包括至少一種發(fā)光材料。薄片能夠具有硅樹脂或硅樹脂-環(huán)氧化物作為用于濾光裝置的濾光顆粒和/或用于發(fā)光材料顆粒的基體材料。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置位于其中嵌入有發(fā)光材料的材料和半導體芯片之間。具有發(fā)光材料的材料能夠與濾光裝置處于直接的接觸并且濾光裝置能夠與半導體芯片處于直接的接觸。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，薄片借助濾光顆粒安置在半導體芯片上并且在此優(yōu)選與所述半導體芯片直接接觸。例如，薄片完全地覆蓋半導體芯片的背離殼體基體的上側(cè)。增附劑能夠位于薄片和半導體芯片之間。薄片優(yōu)選具有5μπι和ΙΟΟμπι 之間、尤其在10 μ m和60 μ m之間的厚度，其中包括邊界值。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，將濾光裝置附給澆注體，其中澆注體部分地或完全地圍繞半導體芯片。特別的是，半導體芯片完全地被殼體基體和澆注體所封閉。例如，澆注體充滿殼體基體的凹槽，半導體芯片安置在所述凹槽中。優(yōu)選的是，濾光裝置均勻地分布在澆注體中。同樣還可能的是，濾光裝置不均勻地分布在澆注體中。澆注體可以成型為光學部件。澆注體的材料例如是硅樹脂、環(huán)氧化物和/或塑料。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置具有納米顆?；蛴善浣M成。納米顆粒優(yōu)選具有在0. 5nm和IOOnm之間的平均直徑，其中包括邊界值。例如，如在參考文獻US 2004/0007169A1中提出的那樣構(gòu)成納米顆粒，其關(guān)于納米顆粒的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置施加在殼體基體的和/或能夠是半導體器件的組成部分的光學部件的至少一個邊界面上。濾光裝置因此能夠作為具有優(yōu)選最高50 μ m厚度的層位于基體殼體的至少一側(cè)和/或光學部件的至少一側(cè)上。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，光學部件局部地與殼體基體和/或濾光裝置直接接觸。也就是說，殼體基體的材料能夠與光學部件的材料直接接觸。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，殼體基體由透明的或白色的塑料形成。在殼體基體的材料中，由于紫外輻射、因此尤其由于具有200nm和400nm之間的波長的輻射會引起光損害，其中所述波長包括邊界值。因此，由于紫外輻射作用，殼體基體能夠變色，例如變黃。通過濾光裝置的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)將這種材料用于殼體基體，由此能夠降低制造費用。特別的是，通過濾光裝置的應用能夠?qū)⒛透邷夭牧嫌糜跉んw基體。在此，耐高溫優(yōu)選表示，殼體基體在焊接中產(chǎn)生的例如至少245°C的溫度中無破壞地經(jīng)受住至少IOs的時段。這種材料例如是聚酰胺、尤其是聚鄰苯二甲酰胺或簡稱PPA，或設有填充材料和/或穩(wěn)定劑的聚酰胺，其相對于紫外的或藍色的輻射僅顯出相對低的穩(wěn)定性。還能夠通過濾光裝置的應用至少部分地省去提高成本的、推遲形成光損害的填充材料。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置構(gòu)成為膜。膜的層厚度優(yōu)選為 ομπι和100 μ m之間，尤其在25 μ m和75 μ m之間，其中包括邊界值。濾光裝置是膜能夠表示濾光裝置機械柔性地構(gòu)成。換而言之，濾光裝置能夠在符合例如光電子半導體芯片的棱邊長度的長度尺度上彎曲。可能的是，構(gòu)成為膜的濾光裝置不是機械自承的。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置包括散射裝置，其中散射裝置優(yōu)選對于可見的輻射透明地或者反射地構(gòu)成。例如，散射裝置以顆粒形構(gòu)成并且引入到濾光裝置的基體材料中。根據(jù)光電子半導體器件的至少一個實施形式，濾光裝置對于可見光是透射的、尤其透視。換而言之，相對于紫外的輻射，可見輻射沒有或者沒有顯著地損害濾光裝置。下面，根據(jù)實施例結(jié)合附圖詳細闡明在此說明的半導體器件。在此，相同的附圖標記在各個附圖中說明相同的元件。然而在此，不示為按照比例關(guān)系的，相反地，為了更好的理解，能夠夸張大地示出各個元件。其中

圖1至6示出在此說明的光電子半導體器件的實施例的示意剖視圖，和圖7示出二氧化鈦的反射度與波長的相關(guān)性的示意圖。在圖1中示出光電子半導體器件1的實施例。例如通過反射的、白色的、注塑的塑
5料材料形成的殼體基體2具有凹槽10。在凹槽10中安置例如發(fā)光二極管的光電子半導體芯片3。為了簡化示圖，在圖中沒有示出其上安置有半導體芯片3的導體框架。用澆注體6優(yōu)選完全地填入殼體基體2的凹槽10，使得半導體芯片3完全地被澆注體6和殼體基體2圍繞。澆注體6優(yōu)選均勻地混有可以處于濾光顆粒形式的濾光裝置4。 濾光裝置4吸收由半導體芯片3發(fā)射的初級輻射的紫外輻射部分，簡稱UV輻射部分。由此避免初級輻射的UV輻射部分達到殼體基體2，或者至少顯著地降低到達到殼體基體2的初級輻射的該UV輻射部分。經(jīng)此，例如避免或者延緩了殼體基體2的塑料材料的變色。在此， UV輻射部分總計僅為由半導體芯片3發(fā)射的總輻射的一小部分。尤其可見的、由半導體芯片3發(fā)射的輻射部分優(yōu)選能夠未受影響或者基本未受影響地穿過具有濾光裝置4的澆注體 6。在根據(jù)圖2的實施例中，濾光裝置4實施為外延層13。濾光裝置4能夠與半導體芯片3 —體地形成，其在圖2中通過虛線表示。一體地可以表示，濾光裝置4與半導體芯片 3機械固定地并且無連接劑地連接。例如，濾光裝置4與半導體芯片3的外延生長的半導體材料直接接觸。還根據(jù)圖2，具有濾光裝置4的半導體芯片3位于殼體基體2的凹槽10中。相反于圖2，其中在剖切圖中凹槽10的橫向的邊界面示為直部段，凹槽10的根據(jù)圖2的橫向邊界面是彎曲的。凹槽10的橫向的邊界面能夠作用為反射器，其有目的地反射由半導體芯片 3發(fā)射的輻射。在圖3中示出，層形式的濾光裝置4位于半導體芯片3上。濾光裝置4優(yōu)選具有二氧化鈦或由其組成。例如，濾光裝置4通過濺射或通過氣相淀積產(chǎn)生。此外，濾光裝置4 和半導體芯片3被含硅的層8所封閉。通過含硅的層8，例如二氧化硅、氮化硅、硅樹脂或玻璃，能夠抑制濾光裝置4的光反應性，因此尤其是二氧化鈦的光反應性。通過突出于凹槽 10的澆注體6，形成例如聚光透鏡形式的光學部件。不同于在圖3中示出的，光學部件7還能夠菲涅爾透鏡形地構(gòu)成。在根據(jù)圖4A的實施例中，在殼體基體2和半導體芯片3之間存在鏡11，其對于由半導體芯片3發(fā)射的初級輻射起反射作用。凹槽10的橫向邊界面由作為層施加到橫向邊界面上的濾光裝置4所覆蓋。例如壓印、氣相淀積或濺射所述層。在此，濾光裝置4優(yōu)選對于由半導體芯片3發(fā)射的初級輻射的、具有在可見譜區(qū)域中的波長的部分起反射作用。不同于在根據(jù)圖4B的實施例中，在圖4A中，凹槽10的底面沒有或者基本沒有被濾光裝置4所覆蓋，半導體芯片3和鏡11安置在所述底面上。此外，根據(jù)圖4B，半導體芯片 3具有到凹槽10的底面的相對較大的距離。在半導體芯片3和凹槽10的底面之間存在中間支承體12，所述支承體例如實施為連接墊座。由于這個實施形式，尤其有效地阻止初級輻射的UV輻射部分達到殼體基體2。根據(jù)圖5，殼體基體2通過具有沒有示出的印制導線的電路板形成，半導體芯片 3施加到所述電路板上。通過優(yōu)選機械自承的薄片5形成濾光裝置4，所述薄片例如具有 10 μ m和100 μ m之間的厚度。通過濾光裝置4阻止初級輻射的UV輻射部分到達到構(gòu)成為光學部件7的澆注體6，所述澆注體連同平坦形成的殼體基體2—起完全地圍繞半導體芯片 3。代替作為機械自承的薄片5的濾光裝置4的構(gòu)型，不同于例如在圖3至5中說明的，濾光裝置4能夠形成為機械柔性的膜。同樣可能的是，將硅樹脂膏形式的濾光裝置施加到半導體芯片上或還施加到凹槽10或殼體基體2的邊界面上，所述硅樹脂膏尤其混有氧化鈦或氧化鋅。膏接下來尤其能夠以熱學方式完全硬化。在根據(jù)圖6的實施例中，濾光裝置4連同殼體基體2 —起完全地圍繞半導體芯片 3。在半導體芯片3和殼體基體2之間能夠可選地存在圖6中沒有示出的鏡11。不同于圖6示出的，濾光裝置4還能夠以透鏡形的形式圍繞半導體芯片3。這種形式例如通過以點滴工藝施加濾光裝置4來形成。例如，濾光裝置4的基體材料能夠匹配澆注體6的材料，使得這些材料顯出彼此間良好的附著特性。在圖7中，對于二氧化鈦根據(jù)波長λ示出了反射性R的變化曲線。二氧化鈦的反射性在大約400nm之下顯著地降低。尤其在多重反射中，例如當反射裝置4具有大量反射顆粒時，能夠有效地通過這種濾光裝置4從初級輻射中濾除具有低于400nm的波長的UV輻射部分，其中在所述濾光顆粒上多次地反射初級輻射。尤其通過二氧化鈦來吸收沒有反射的UV輻射部分?？赡艿氖?，濾光裝置的濾光顆粒同時作為散射顆粒使用。澆注體和/或濾光裝置還能夠分別添加有例如基于釔-鋁-石榴石Cer的發(fā)光材料，為此設置所述發(fā)光材料，以將初級輻射的藍色的輻射部分完全地或部分地轉(zhuǎn)換為長波輻射。例如，半導體芯片3在大約444nm波長處顯示最大輻射發(fā)射，其中光學總功率大約為0. 4105W并且在400nm之下的輻射功率位于最高0. 0064W。這符合在光學總功率上為大約1. 6%的紫外的輻射部分。在大約450nm的波長中，光學總功率大約為0. 3902W并且UV 部分的為大約0. 0047W，在大約457nm的波長和大約0. 3956W的光學總功率中，光學功率在 UV方面大約為0. 0025W，并且在大約465nm的波長和大約0. 3353W的光學總功率的情況下在紫外光譜區(qū)域中為大約0. 0013W。本發(fā)明不通過借助實施例的說明受限。相反地，本發(fā)明包括任意新的特征以及特征的任意組合，這尤其包括在專利權(quán)利要求中的特征的任意組合，即使所述特征或所述組合本身沒有在專利權(quán)利要求或?qū)嵤├忻鞔_說明。本專利申請要求德國專利申請102009025^6. 5的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用
結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.光電子半導體器件(1)具有-殼體基體⑵，-至少一個光電子半導體芯片(3)，其安置在所述殼體基體(2)上并且設置用于發(fā)射初級輻射，其中所述初級輻射包括紫外的輻射部分，以及-濾光裝置，其設置用于吸收所述初級輻射的紫外的輻射部分，其中所述濾光裝置 (4)至少部分地位于在所述半導體芯片(3)和所述殼體基體(2)之間或在所述半導體芯片 (3)和光學部件(7)之間，并且其中所述紫外輻射部分在所述初級輻射的光學總功率上共計為在0. 和4. 0% 之間的部分，其中包括邊界值。
2.根據(jù)上一權(quán)利要求所述的光電子半導體器件(1)，其中所述紫外的輻射部分位于在 200nm和400nm之間的光譜范圍中，其中包括邊界值。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中所述濾光裝置(4)在至少一個層(1 外延地沉積在所述半導體芯片C3)上，其中所述濾光裝置尤其包括hGaN。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中所述濾光裝置(4)包括氧化鈦和/或氧化鋅或由此組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光電子半導體器件(1)，其中所述濾光裝置由氧化鈦和/或氧化鋅組成并且作為層安置在所述半導體芯片(3)上，其中所述濾光裝置在含硅的層(8)的背離所述半導體芯片(3)的側(cè)上被封閉。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中所述濾光裝置(4)與所述半導體芯片(3)直接接觸。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中所述濾光裝置(4)通過包含發(fā)光材料的硅樹脂薄片( 或硅樹脂環(huán)氧化物-薄片( 形成，所述薄片附有濾光顆粒，其中將所述薄片(5)安置在所述半導體芯片(3)上。
8.根據(jù)上一權(quán)利要求所述的光電子半導體器件(1)，其中所述薄片( 具有在5μπι和 100 μ m之間的厚度(T)，其中包括邊界值。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中澆注體(6)附有所述濾光機裝置G)，所述澆注體部分地或完全地圍繞所述半導體芯片(3)。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中所述濾光裝置(4)包括納米顆?；蛴善浣M成，其中所述納米顆粒具有在0. 5nm和IOOnm之間的平均直徑，其中包括邊界值。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中將所述濾光裝置(4)施加在所述殼體基體O)的和/或所述光學部件(7)的至少一個邊界面上，其中所述光學部件(7)局部地與所述殼體基體( 和/或所述濾光裝置(4)直接接觸。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中所述殼體基體O)由透明的或白色塑料形成，通過紫外輻射能夠在所述透明的或白色塑料中引起光損害。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中所述濾光裝置(4)是膜。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導體器件(1)，其中所述濾光裝置(4)包括散射裝置(9)，其中所述散射裝置(9)對于可見輻射是透明的或起反射作用的。
全文摘要
在光電子半導體器件(1)的至少一個實施形式中，其具有殼體基體(2)和安置在殼體基體(2)上的至少一個光電子半導體芯片(3)。在工作中，光電子半導體芯片(3)發(fā)射初級輻射，其中初級輻射具有紫外的輻射部分。此外，半導體部件(1)包括濾光裝置(4)，濾光裝置設置用于吸收初級輻射的紫外輻射部分，其中濾光裝置(4)至少部分地位于在半導體芯片(3)和殼體基體(2)之間和/或在半導體芯片(3)和光學部件(7)之間。紫外的輻射部分相對于初級輻射的光學總功率為在0.1％和0.4％之間，其中包括邊界值。
文檔編號H01L33/56GK102460745SQ201080027028
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者格特魯?shù)隆た藙谔?申請人:歐司朗光電半導體有限公司