專利名稱：用于制造發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的方法、發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片以及發(fā)射輻射的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的方法、一種半導(dǎo)體芯片以及一種發(fā)射輻射的器件。
背景技術(shù)：
在參考文獻(xiàn)DE102 61 428A1中描述了一種半導(dǎo)體本體，將多個波長轉(zhuǎn)換層施加到所述半導(dǎo)體本體上，所述波長轉(zhuǎn)換層將半導(dǎo)體本體的輻射轉(zhuǎn)換成不同的波長范圍。在此，波長轉(zhuǎn)換層依次地設(shè)置成使得半導(dǎo)體本體的輻射被分別轉(zhuǎn)換成的波長從半導(dǎo)體本體開始沿其放射方向減少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，提出一種用于制造供具有提高效率的發(fā)射輻射的組件的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的方法。本發(fā)明的另一目的是，提出一種發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片以及一種具有提高效率的發(fā)射輻射的器件。所述目的通過具有權(quán)利要求1的步驟的方法以及通過具有權(quán)利要求12的特征的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片和具有權(quán)利要求15的特征的發(fā)射輻射的器件來實現(xiàn)。有利的實施形式和改進(jìn)形式分別在從屬權(quán)利要求中提出。用于制造用于供具有提高效率的組件的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的方法尤其包括以下步驟:-提供半導(dǎo)體本體，所述半導(dǎo)體本體設(shè)置用于從輻射出射面發(fā)射第一波長范圍的電磁輻射，-將具有第一波長轉(zhuǎn)換材料的第一波長轉(zhuǎn)換層施加到半導(dǎo)體本體的輻射出射面的上方，所述第一波長轉(zhuǎn)換材料將第一波長范圍的輻射轉(zhuǎn)換成第二波長范圍的輻射，其中施加方法選自:沉降、電泳，-將具有第二波長轉(zhuǎn)換材料的第二波長轉(zhuǎn)換層施加到半導(dǎo)體本體的輻射出射面的上方，所述第二波長轉(zhuǎn)換材料將第一波長范圍的輻射轉(zhuǎn)換成第三波長范圍的輻射，其中第二波長轉(zhuǎn)換層在單獨的方法步驟中制造且隨后施加或者施加方法選自:沉降、電泳、印刷。電泳當(dāng)前表示下述方法:其中顆粒、例如波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒借助于電場加速，使得所述顆粒的層沉積在所提供的表面上、例如半導(dǎo)體本體的輻射出射面上。通常，將待覆層的表面提供在包含顆粒的電泳池中，所述顆粒設(shè)置用于形成波長轉(zhuǎn)換層。 電泳沉積的波長轉(zhuǎn)換層可以沉積在導(dǎo)電的、半導(dǎo)體的或絕緣的表面上。借助于電泳沉積的波長轉(zhuǎn)換層的特征是，通常，暴露于電泳池的全部表面完全用波長轉(zhuǎn)換層來覆層。借助于電泳沉積的波長轉(zhuǎn)換層的另一特征通常在于，所述波長轉(zhuǎn)換層具有大于或等于30%體積百分比的、尤其優(yōu)選大于50%體積百分比的顆粒密度。通常，電泳沉積的波長轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)還與施加有波長轉(zhuǎn)換層的表面的導(dǎo)電性相關(guān)。通常，電泳沉積的波長轉(zhuǎn)換層的顆粒直接相互接觸。術(shù)語“顆粒密度”在此涉及體積。通過確定波長轉(zhuǎn)換層的橫截面積之內(nèi)的顆粒數(shù)量來確定波長轉(zhuǎn)換層之內(nèi)的顆粒密度。半導(dǎo)體本體例如也能夠在晶圓級借助于電泳用波長轉(zhuǎn)換層覆層。在此，包括各個半導(dǎo)體本體的整個晶圓暴露于電泳池。那么，在用波長轉(zhuǎn)換層覆層之后，然后將晶圓分割成各個半導(dǎo)體芯片，例如通過鋸割。此外，也可能的是，設(shè)置在承載體上或器件殼體的凹部中的半導(dǎo)體本體或者各個半導(dǎo)體本體借助于電泳設(shè)有波長轉(zhuǎn)換層。通常，借助于電泳制造的波長轉(zhuǎn)換層在電泳法之后通過粘合劑來固定。粘合劑例如能夠是硅樹脂或環(huán)氧樹脂或混合材料。在此，稱作混合材料的是下述材料，所述材料具有至少兩種主要組分，其中所述主要組分中的一種是硅樹脂或環(huán)氧樹脂。此外，混合材料例如能夠剛好具有兩種主要組分，其中第一種主要組分是環(huán)氧樹脂并且第二種主要組分是硅樹脂。此外，能夠?qū)⑿坎Ａ?、例如將聚硅氧烷用作粘合劑以用于固定電泳沉積的波長轉(zhuǎn)換層。如果直接在電泳沉積波長轉(zhuǎn)換層之后將另一波長轉(zhuǎn)換層施加到電泳沉積的波長轉(zhuǎn)換層上，那么通常能夠舍棄固定電泳沉積的波長轉(zhuǎn)換層。除主要組分之外，混合材料能夠具有作為輔助材料的其他組成部分，例如致藍(lán)劑。然而，這些組成部分通常在混合材料中具有少的重量比例?；旌喜牧系闹饕糠志哂兄饕M分。借助于電泳法施加的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有最大60 μ m的厚度。通常，借助于沉降法 沉積的波長轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)還與在施加有波長轉(zhuǎn)換層的表面上方的體積相關(guān)。通常，借助于沉降來沉積的波長轉(zhuǎn)換層的顆粒彼此直接接觸。在沉降法中，將波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒引入到澆注材料中。半導(dǎo)體本體的輻射出射面例如提供在器件殼體的凹部中，所述凹部由澆注材料、稀釋的澆注材料或其他液體填充。隨后，波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒以波長轉(zhuǎn)換層的形式由于重力而至少沉淀在半導(dǎo)體本體的輻射出射面上。在此，顆粒的沉淀也能夠通過離心分離來加速。應(yīng)用稀釋的澆注材料通常也加速沉降過程。在顆粒下沉之后完全固化澆注材料。此外，也可能的是，將半導(dǎo)體本體施加在承載體上，那么所述半導(dǎo)體本體由輔助腔包圍，將具有波長轉(zhuǎn)換材料的澆注材料引入到所述輔助腔中。在波長轉(zhuǎn)換材料下降之后完全固化澆注材料并且再次移開輔助腔。也能夠考慮的是，具有多個半導(dǎo)體本體的整個晶圓借助于輔助腔用沉降法設(shè)有波長轉(zhuǎn)換層。借助于沉降法施加的波長轉(zhuǎn)換層的特征在于，能夠由于重力而沉淀有顆粒的全部表面用波長轉(zhuǎn)換層覆層。借助于沉降來沉積的波長轉(zhuǎn)換層的另一特征通常在于，所述波長轉(zhuǎn)換層具有20%體積百分比和35%體積百分比之間的顆粒密度，其中包括邊界值。借助于沉降法產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有最大為60 μ m的厚度。適合于制造波長轉(zhuǎn)換層的印刷法例如是絲網(wǎng)印刷或刮板印刷。通常印刷包括已經(jīng)在上文中描述的澆注材料的坯料，將波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒引入到所述澆注材料中。借助于印刷法制造的波長轉(zhuǎn)換層關(guān)于同一色度坐標(biāo)通常具有下述顆粒密度，所述顆粒密度顯著小于借助于電泳法或沉降法來產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層。尤其優(yōu)選地，借助于印刷法制造的波長轉(zhuǎn)換層具有25%體積百分比和45%體積百分比之間的顆粒密度，其中包括邊界值。借助于絲網(wǎng)印刷產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有20 μ m和60 μ m之間的厚度，其中包括邊界值。借助于刮板印刷產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有20 μ m和150 μ m之間的厚度，其中包括邊界值。借助于印刷法產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層通常具有下述表面:其中所述層的表面跟隨波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒。通常，在印刷的波長轉(zhuǎn)換層中，僅波長轉(zhuǎn)換材料的少數(shù)顆粒彼此直接接觸。如果在單獨的方法步驟中制造第二波長轉(zhuǎn)換層，那么在此優(yōu)選地執(zhí)行下述方法中的一種:注射成型、燒結(jié)。換言之，第二波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地是注射成型的層或是陶瓷。構(gòu)成為陶瓷的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有50 μ m和2mm之間的厚度，其中包括邊界值。構(gòu)成為陶瓷的波長轉(zhuǎn)換層具有95%體積百分比和100%體積百分比之間的顆粒密度，其中包括邊界值。在注射成型的波長轉(zhuǎn)換層中，通常將波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒引入到如同已在上文中描述的澆注材料中。那么，具有所波長轉(zhuǎn)換材料的引入的顆粒的澆注材料以層的形式注射成型。注射成型的波長轉(zhuǎn)換層關(guān) 于同一色度坐標(biāo)通常同樣也具有下述顆粒密度，所述顆粒密度顯著小于借助于電泳法或沉降法產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層。尤其優(yōu)選地，注射成型的波長轉(zhuǎn)換層具有10 μ m和55 μ m之間的顆粒密度，其中包括邊界值。具有大約50 μ m厚度的注射成型的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地示出22%體積百分比和55%體積百分比之間的顆粒密度，其中包括邊界值。 具有大約IlOym厚度的注射成型的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地示出10%體積百分比和30%體積百分比之間的顆粒密度，其中包括邊界值。注射成型的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有50μπι和150 μ m之間的厚度，其中包括邊界值。注射成型的波長轉(zhuǎn)換層由于預(yù)設(shè)的形狀而通常具有相對受限的形狀。根據(jù)方法的一個實施形式，借助不同的方法來制造這兩個波長轉(zhuǎn)換層。除已經(jīng)描述的方法之外，第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換層也能夠借助于下述方法中的一種來制造:噴派波長轉(zhuǎn)換材料、噴射波長轉(zhuǎn)換材料。借助于噴濺產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有20 μ m和60 μ m之間的厚度，其中包括邊界值。借助于噴濺制造的波長轉(zhuǎn)換層的顆粒密度優(yōu)選地位于20%體積百分比和35%體積百分比之間，其中還包括邊界值。借助于噴射產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有50 μ m和300 μ m之間的厚度，其中包括邊界值。借助于噴射制造的波長轉(zhuǎn)換層的顆粒密度優(yōu)選地位于2%體積百分比和55%體積百分比之間，其中還包括邊界值。此外，第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換層也能夠是通過嵌有波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒的玻璃形成的層。這種波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有50μπι和300μπι之間的厚度，其中包括邊界值。通過嵌有波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒的玻璃形成的波長轉(zhuǎn)換層的顆粒密度優(yōu)選為2%體積百分比和55%體積百分比之間，其中包括邊界值。此外，第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換層也能夠是通過將澆注材料澆注而產(chǎn)生的層，其中將波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒引入到澆注材料中。這種波長轉(zhuǎn)換層優(yōu)選地具有200μπι和400 μ m之間的厚度，其中包括邊界值。這種層的顆粒密度優(yōu)選為0.5%體積百分比和2%體積百分比之間，其中包括邊界值。單獨制造的、隨后例如施加在半導(dǎo)體本體的輻射出射面上或第一波長轉(zhuǎn)換層上的波長轉(zhuǎn)換層能夠借助于接合層來固定。接合層例如能夠包括硅樹脂或由硅樹脂制成。 優(yōu)選地，第一波長轉(zhuǎn)換層和第二波長轉(zhuǎn)換層構(gòu)成共同的邊界面。根據(jù)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的一個實施形式，兩個波長轉(zhuǎn)換層中的一個，也就是說第一波長轉(zhuǎn)換層或第二波長轉(zhuǎn)換層以直接接觸的方式施加到半導(dǎo)體本體的輻射出射面上。尤其優(yōu)選地，第一波長轉(zhuǎn)換層具有唯一的第一波長轉(zhuǎn)換材料。第二波長轉(zhuǎn)換層尤其優(yōu)選地也具有唯一的第二波長轉(zhuǎn)換材料。通過將波長轉(zhuǎn)換材料在不同層中空間分隔，能夠有利地提高具有半導(dǎo)體芯片的發(fā)射輻射的器件的效率，因為由此例如能夠減少通過另一波長轉(zhuǎn)換材料再吸收已經(jīng)通過所述一種波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換的輻射。尤其優(yōu)選地，第一波長轉(zhuǎn)換材料和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料選自:由稀土金屬摻雜的石榴石、由稀土金屬摻雜的堿土金屬硫化物、由稀土金屬摻雜的硫代鎵酸鹽，由稀土金屬摻雜的鋁酸鹽、由稀土金屬摻雜的正硅酸鹽、由稀土金屬摻雜的氯代硅酸鹽、由稀土金屬摻雜的堿土金屬氮化硅、由稀土金屬摻雜的氧氮化物和由稀土金屬摻雜的氮氧化鋁、由稀土金屬摻雜的氮化娃。此外，能夠?qū)⒀趸?物、氮化物、硫化物、硒化物和氮氧化硅用作第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料。優(yōu)選地，第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒具有2 μ m和20 μ m之間的直徑，其中包括邊界值。在此處需要指出，本方法沒有局限于施加剛好兩個波長轉(zhuǎn)換層。相反地，能夠根據(jù)本方法借助在此描述的方法將其他的波長轉(zhuǎn)換層施加到半導(dǎo)體本體上。根據(jù)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的另一個優(yōu)選的實施形式，具有下述波長轉(zhuǎn)換材料的波長轉(zhuǎn)換層與另一波長轉(zhuǎn)換層相比更靠近半導(dǎo)體本體設(shè)置，所述波長轉(zhuǎn)換材料與另一波長轉(zhuǎn)換材料相比將第一波長范圍的輻射轉(zhuǎn)換成更長波的波長范圍。以所述方法和方式能夠有利地避免:已經(jīng)轉(zhuǎn)換的輻射由隨后的波長轉(zhuǎn)換層吸收從而降低輻射產(chǎn)額。此外，尤其在轉(zhuǎn)換成長波的輻射時由于大的斯托克斯位移形成相對大的熱量，所述熱量通過靠近半導(dǎo)體本體設(shè)置而能夠有效地從波長轉(zhuǎn)換材料中導(dǎo)出，因為半導(dǎo)體本體用作熱沉。根據(jù)半導(dǎo)體芯片的一個實施形式，第二波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒具有10%體積百分比和55%體積百分比之間的顆粒密度，其中包括邊界值。顆粒密度為10%體積百分比和55%體積百分比之間的波長轉(zhuǎn)換材料的顆粒的波長轉(zhuǎn)換層尤其能夠通過注射成型或印刷來制造。根據(jù)半導(dǎo)體芯片的一個實施形式，半導(dǎo)體本體的側(cè)面完全由第一波長轉(zhuǎn)換層覆蓋。這種波長轉(zhuǎn)換層尤其能夠借助電泳來制造。根據(jù)半導(dǎo)體芯片的另一個實施形式，更靠近半導(dǎo)體本體設(shè)置的波長轉(zhuǎn)換層的側(cè)面完全由另一波長轉(zhuǎn)換層覆蓋。這種波長轉(zhuǎn)換層同樣尤其能夠借助于電泳來制造。對一個波長轉(zhuǎn)換層的側(cè)面和/或半導(dǎo)體本體的側(cè)面的覆蓋有利地有助于:減少通過側(cè)向地從半導(dǎo)體本體和/或波長轉(zhuǎn)換層射出的第一波長范圍的初級輻射造成的具有半導(dǎo)體芯片的發(fā)射輻射的組件的效率衰減。此外，如果半導(dǎo)體芯片構(gòu)建在殼體中，那么以所述方法和方式能夠減小放射特性中的例如環(huán)狀或帶狀的色彩不均勻度，以及必要時減小殼體老化。根據(jù)方法的一個實施形式，將半導(dǎo)體本體施加在承載體上或器件殼體的凹部中并且承載體的表面或至少凹部的底面完全由第一波長轉(zhuǎn)換層所覆蓋。這通常是下述情況，波長轉(zhuǎn)換層借助于沉降或電泳來制造。優(yōu)選地，第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料僅部分地轉(zhuǎn)換半導(dǎo)體本體的輻射。尤其優(yōu)選地，將半導(dǎo)體本體的未轉(zhuǎn)換的輻射與波長轉(zhuǎn)換材料的轉(zhuǎn)換的輻射混合，使得半導(dǎo)體芯片發(fā)射具有在CIE標(biāo)準(zhǔn)色板的白色區(qū)域中的色度坐標(biāo)的混合色的輻射。尤其優(yōu)選地，半導(dǎo)體本體發(fā)射藍(lán)色光譜范圍的輻射。也就是說，第一波長范圍尤其包括藍(lán)色輻射。發(fā)射藍(lán)色輻射的半導(dǎo)體本體通?；诘锘衔锇雽?dǎo)體材料。氮化物化合物半導(dǎo)體材料是包含氮并且源自體系InxAlyGa1^N的化合物半導(dǎo)體材料，其中O彡x彡1，O ^ y ^ 1并且 x+y < 1。根據(jù)半導(dǎo)體芯片的一個實施形式，半導(dǎo)體本體發(fā)射藍(lán)色輻射，所述藍(lán)色輻射通過波長轉(zhuǎn)換材料中的一 種轉(zhuǎn)換成紅色光譜范圍的輻射。尤其優(yōu)選地，在此為第二波長轉(zhuǎn)換材料。在此，具有第二波長轉(zhuǎn)換材料的第二波長轉(zhuǎn)換層尤其優(yōu)選地直接地施加到半導(dǎo)體本體的輻射出射面上。在所述實施形式中，另一種波長轉(zhuǎn)換材料優(yōu)選地將半導(dǎo)體本體的藍(lán)色輻射的另一部分轉(zhuǎn)換成綠色光譜范圍的輻射。根據(jù)半導(dǎo)體芯片的另一個優(yōu)選的實施形式，半導(dǎo)體本體發(fā)射藍(lán)色輻射，所述藍(lán)色輻射由第一波長轉(zhuǎn)換層的第一波長轉(zhuǎn)換材料優(yōu)選地轉(zhuǎn)換成黃色光譜范圍的輻射。優(yōu)選地，在此，將半導(dǎo)體本體的藍(lán)光與轉(zhuǎn)換的光混合，使得半導(dǎo)體芯片發(fā)射具有在CIE標(biāo)準(zhǔn)色板的暖白色區(qū)域中的色度坐標(biāo)的電磁輻射。在所述實施形式中也可能的是，第二波長轉(zhuǎn)換材料將藍(lán)色輻射的另一部分同樣也轉(zhuǎn)換成黃色光譜范圍的輻射。替選地，也可能的是，第二波長轉(zhuǎn)換材料將藍(lán)色輻射的另一部分轉(zhuǎn)換成紅色或綠色光譜范圍的輻射。此外，也能夠應(yīng)用第三波長轉(zhuǎn)換材料。根據(jù)半導(dǎo)體芯片的另一個實施形式，半導(dǎo)體本體發(fā)射藍(lán)色輻射，所述藍(lán)色輻射由第一波長轉(zhuǎn)換材料轉(zhuǎn)換成綠色光譜范圍的輻射。優(yōu)選地，將半導(dǎo)體本體的未轉(zhuǎn)換的藍(lán)光與轉(zhuǎn)換的光混合，使得半導(dǎo)體芯片發(fā)射白光。這種發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片尤其適合于顯示器的背光照明。此外也可能的是，半導(dǎo)體本體發(fā)射紫外輻射，所述紫外輻射由第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料幾乎完全地轉(zhuǎn)換成可見光。根據(jù)半導(dǎo)體芯片的一個實施形式，將下述波長轉(zhuǎn)換材料更靠近半導(dǎo)體本體設(shè)置，所述波長轉(zhuǎn)換材料與另一波長轉(zhuǎn)換材料相比更強(qiáng)地散射半導(dǎo)體本體的輻射。尤其優(yōu)選地，將具有下述波長轉(zhuǎn)換材料的波長轉(zhuǎn)換層以直接接觸的方式施加到半導(dǎo)體本體的輻射出射面上，所述波長轉(zhuǎn)換材料與另一種波長轉(zhuǎn)換材料相比更強(qiáng)地散射半導(dǎo)體本體的輻射。這能夠為具有半導(dǎo)體芯片的組件帶來效率優(yōu)點，因為半導(dǎo)體本體的反射率通常優(yōu)于器件殼體的或承載體的反射率。下述半導(dǎo)體芯片通常有利地發(fā)射具有與立體角相關(guān)的相對均勻的色度坐標(biāo)的輻射，所述半導(dǎo)體芯片根據(jù)本方法制成，從而具有以電泳的方式或借助于沉降產(chǎn)生的波長轉(zhuǎn)換層并且包括具有另一波長轉(zhuǎn)換材料的另一波長轉(zhuǎn)換層。關(guān)于制造方法描述的特征同樣也能夠用在半導(dǎo)體芯片中，并且反之亦然。


本發(fā)明的其他有利的實施形式和改進(jìn)形式從在下文中結(jié)合附圖描述的實施例中得出。圖1A至IC示出根據(jù)第一實施例的不同方法階段期間的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的示意剖面圖。 圖2A和2B分別示出根據(jù)另外的第二實施例的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的示意剖面圖。圖3A至3D示出根據(jù)一個實施例的不同方法階段期間的發(fā)射輻射的器件的示意剖面圖。圖4示出根據(jù)另一實施例的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的示意剖面圖。圖5A至5B示出根據(jù)另一實施例的不同方法階段中的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的示意剖面圖。圖6至9示出根據(jù)其他實施例的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的示意剖面圖。
具體實施例方式相同的、相同類型的或起相同作用的元件在圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。圖和在圖中示出的元件彼此間的大小關(guān)系不能夠視作是按照比例的。相反地，為了更好的可視性和/或為了更好的理解，能夠夸大地示出各個元件，尤其是層厚度。在根據(jù)圖1A至IC的實施例的方法中，在第一方法步驟中提供半導(dǎo)體本體1，所述半導(dǎo)體本體設(shè)置用于從輻射出射面2射出第一波長范圍的電磁輻射(圖1A)。半導(dǎo)體本體I具有產(chǎn)生輻射的有源區(qū)3，所述有源區(qū)設(shè)置用于產(chǎn)生電磁輻射。有源區(qū)3優(yōu)選地包括用于產(chǎn)生輻射的pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱或尤其優(yōu)選多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)。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，所述量子阱結(jié)構(gòu)還包括量子槽、量子線和量子點以及所述結(jié)構(gòu)的任意組合。目前，有源區(qū)3產(chǎn)生藍(lán)色光譜范圍的電磁輻射。在下一個方法步驟中，將單獨制造的第二波長轉(zhuǎn)換層4施加到半導(dǎo)體本體I的輻射出射面2上(圖1B)。第二波長轉(zhuǎn)換層4借助接合層5固定在半導(dǎo)體本體I上，所述接合層目前具有硅樹脂或者由硅樹脂制成。第二波長轉(zhuǎn)換層4具有第二波長轉(zhuǎn)換材料6，所述第二波長轉(zhuǎn)換材料將第一波長范圍的輻射轉(zhuǎn)換成第三波長范圍的輻射，所述第三波長范圍不同于第一波長范圍。第二波長轉(zhuǎn)換材料6嵌入到澆注材料7中，其中所述澆注材料例如能夠為硅樹脂、環(huán)氧樹脂或混合材料。第二波長轉(zhuǎn)換層4目前借助于注射成型法來制造。在下一個方法步驟中，借助于電泳法以直接接觸的方式將第一波長轉(zhuǎn)換層8施加到第二波長轉(zhuǎn)換層4上(圖1C)。第一波長轉(zhuǎn)換層8具有第一波長轉(zhuǎn)換材料9，所述第一波長轉(zhuǎn)換材料將第一波長范圍的輻射轉(zhuǎn)換成第二波長范圍的輻射，所述第二波長范圍不同于第一和第三波長范圍。因為第一波長轉(zhuǎn)換層8借助于電泳法來施加，那么所述第一波長轉(zhuǎn)換層有利地除第二波長轉(zhuǎn)換層4的主面10之外也完全地覆蓋第二波長轉(zhuǎn)換層的側(cè)面11以及半導(dǎo)體本體I的側(cè)面12。以該方法和方式，能夠提高具有半導(dǎo)體本體I的組件的效率，因為側(cè)向地從半導(dǎo)體本體I或第二波長轉(zhuǎn)換層4射出的輻射沒有丟失。目前第二波長轉(zhuǎn)換層4具有第二波長轉(zhuǎn)換材料6，所述第二波長轉(zhuǎn)換材料適合于將由半導(dǎo)體本體I在其有源區(qū)3中產(chǎn)生的藍(lán)色光譜范圍的輻射的一部分轉(zhuǎn)換成紅色光譜范圍的輻射。此外，第一波長轉(zhuǎn)換層8的第一波長轉(zhuǎn)換材料9適合于將半導(dǎo)體本體I的藍(lán)色輻射的其他部分轉(zhuǎn)換成黃色光譜范圍的輻射。第一波長轉(zhuǎn)換層8和第二波長轉(zhuǎn)換層4各轉(zhuǎn)換的輻射部分目前與剩余的未轉(zhuǎn)換的藍(lán)色輻射混合成暖白色的混合輻射。替代如同在圖1C的實施例中的注射成型的小板作為第二波長轉(zhuǎn)換層4，例如也能夠應(yīng)用陶瓷小板，如同示意地在圖2A中示出。陶瓷例如具有下述優(yōu)點:陶瓷能夠良好地將在波長轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)的熱量向外導(dǎo)出。在根據(jù)圖2B的實施例的半導(dǎo)體芯片中，不同于根據(jù)圖1C的實施例的半導(dǎo)體芯片的是，第一波長轉(zhuǎn)換層8借助于沉降施加在第二波長轉(zhuǎn)換層4上。因此，不同于根據(jù)圖1C的半導(dǎo)體芯片，半導(dǎo)體本體I的側(cè)面12和第二波長轉(zhuǎn)換層4的側(cè)面11不具有第一波長轉(zhuǎn)換層8。此外，將半導(dǎo) 體芯片嵌入到澆注材料7中，從所述澆注材料中沉降第一波長轉(zhuǎn)換材料9的顆粒。根據(jù)一個實施例的沉降法的執(zhí)行在下文中根據(jù)圖3A至3D來描述。在第一步驟中，將第二波長轉(zhuǎn)換層4壓印到半導(dǎo)體本體I上(圖3A)。在此，例如絲網(wǎng)印刷合適作為印刷法。印刷引入有第二波長轉(zhuǎn)換材料6的顆粒的澆注材料7。在下一個步驟中，將具有第二波長轉(zhuǎn)換層4的半導(dǎo)體本體I安裝到器件殼體15的凹部14的底面13上(圖3B)。在下一個步驟中，將引入有第一波長轉(zhuǎn)換材料9的顆粒的澆注材料4填充到凹部14中(圖3C)。在少許時間之后，第一波長轉(zhuǎn)換材料9的顆粒通過沉降而沉淀在第二波長轉(zhuǎn)換層4的主面10上以及凹部14的底面13上。半導(dǎo)體本體I的側(cè)面12在此保持不具有第一波長轉(zhuǎn)換層8 (圖3D)。此外，也可能的是，將半導(dǎo)體本體單獨地、在沒有安裝到器件殼體中的情況下借助于沉降而設(shè)有波長轉(zhuǎn)換層。對此，優(yōu)選地，能夠應(yīng)用具有暫時的輔助凹部的承載體。不同于根據(jù)圖3D的實施例的半導(dǎo)體芯片，在根據(jù)圖4的半導(dǎo)體芯片中，將第一波長轉(zhuǎn)換層8借助于電泳法施加到印刷的第二波長轉(zhuǎn)換層4上。在此，不同于圖3D的實施例，也用第一波長轉(zhuǎn)換層8覆蓋半導(dǎo)體本體I的側(cè)面12。為了執(zhí)行電泳法，能夠?qū)雽?dǎo)體本體I施加在承載體16上。承載體16的空出的表面也完全地被第一波長轉(zhuǎn)換層8所覆蓋。在根據(jù)圖5A和5B的方法中，在提供在承載體16上的半導(dǎo)體本體I上，借助于電泳法將第一波長轉(zhuǎn)換層8施加到半導(dǎo)體本體I的輻射出射面2上及其側(cè)面12上(圖5A)。承載體16的空出的表面在此也完全地被第一波長轉(zhuǎn)換層8所覆蓋。在下一個方法步驟中(圖5B)，將另一個單獨制造的第二波長轉(zhuǎn)換層4施加到第一波長轉(zhuǎn)換層8上(圖5B)。第二波長轉(zhuǎn)換層4例如借助于注射成型法來產(chǎn)生。替選地，第二波長轉(zhuǎn)換層也能夠是陶瓷小板。將第二波長轉(zhuǎn)換層4借助于接合層5固定在第一波長轉(zhuǎn)換層8上。根據(jù)圖5B的半導(dǎo)體芯片的第一波長轉(zhuǎn)換層8優(yōu)選地具有第一波長轉(zhuǎn)換材料9，所述第一波長轉(zhuǎn)換材料 將半導(dǎo)體本體I的藍(lán)色輻射轉(zhuǎn)換成紅色輻射。因為電泳沉積的第一波長轉(zhuǎn)換層8設(shè)置成與半導(dǎo)體本體I直接接觸并且具有相對高的顆粒密度，所以以該方法和方式，由于斯托克斯位移在第一波長轉(zhuǎn)換層8中出現(xiàn)的熱量能夠容易地輸出到半導(dǎo)體本體上。第二波長轉(zhuǎn)換材料6優(yōu)選地將半導(dǎo)體本體I的藍(lán)色輻射轉(zhuǎn)換成黃色輻射。不同于根據(jù)圖5B的半導(dǎo)體芯片，在根據(jù)圖6的實施例的半導(dǎo)體芯片中，第二波長轉(zhuǎn)換層4借助于印刷來制造。不同于根據(jù)圖5B的半導(dǎo)體芯片，在根據(jù)圖7的實施例中，第一波長轉(zhuǎn)換層8借助于沉降施加到第二波長轉(zhuǎn)換層4上。圖8示出具有半導(dǎo)體本體I的半導(dǎo)體芯片的示意剖面圖，在所述半導(dǎo)體本體的輻射出射面2上借助于沉降施加第一波長轉(zhuǎn)換層8，此外以直接接觸的方式將借助于印刷來制造的第二波長轉(zhuǎn)換層4設(shè)置到所述第一波長轉(zhuǎn)換層上。不同于圖8的半導(dǎo)體芯片，在圖9的半導(dǎo)體芯片中，第二波長轉(zhuǎn)換層4借助于注射成型在單獨的方法步驟中產(chǎn)生并且施加到借助于沉降法產(chǎn)生的第一波長轉(zhuǎn)換層8上。本申請要求德國申請DElO 2010 053 362.9的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容在此通過參引并入本文。本發(fā)明不局限于根據(jù)實施例進(jìn)行的描述。相反地，本發(fā)明包括每個新特征以及特征的任意的組合，這尤其是包含在權(quán)利要求中的特征的任意的組合，即使所述特征或所述組合自身沒有明確地在權(quán)利要求中或?qū)嵤├姓f明時也如此。
權(quán)利要求
1.用于制造發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的方法，所述方法具有以下步驟: -提供半導(dǎo)體本體(1)，所述半導(dǎo)體本體設(shè)置用于從輻射出射面(2)發(fā)射第一波長范圍的電磁輻射， -將具有第一波長轉(zhuǎn)換材料(9)的第一波長轉(zhuǎn)換層(8)施加到所述半導(dǎo)體本體(I)的所述輻射出射面(2)的上方，所述第一波長轉(zhuǎn)換材料將所述第一波長范圍的輻射轉(zhuǎn)換成第二波長范圍的輻射，其中施加方法選自:沉降、電泳，以及 -將具有第二波長轉(zhuǎn)換材料(6)的第二波長轉(zhuǎn)換層(4)施加到所述半導(dǎo)體本體(I)的輻射出射面(2)的上方，所述第二波長轉(zhuǎn)換材料將所述第一波長范圍的輻射轉(zhuǎn)換成第三波長范圍的輻射，其中所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4)在單獨的方法步驟中制造且隨后施加或者施加方法選自:沉降、電泳、印刷。
2.根據(jù)上一項權(quán)利要求所述的方法，其中在用于制造所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4)的單獨的方法步驟期間執(zhí)行下述方法中的一種:注射成型、燒結(jié)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換層(8)和所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4 )構(gòu)成共同的邊界面。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中將所述第一波長轉(zhuǎn)換層(8)或所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4)以直接接觸的方式施加到所述半導(dǎo)體本體(I)的所述輻射出射面(2)上。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換材料(8)和/或所述第二波長轉(zhuǎn)換材料(6)選自:由稀土金屬摻雜的石榴石、由稀土金屬摻雜的堿土金屬硫化物、由稀土金屬摻雜的硫代鎵酸鹽，由稀土金屬摻雜的鋁酸鹽、由稀土金屬摻雜的正硅酸鹽、由稀土金屬摻雜的氯代硅酸鹽、由稀土金屬摻雜的堿土金屬氮化硅、由稀土金屬摻雜的氧氮化物和由稀土金屬摻雜的氮氧化鋁、由稀土金屬摻雜的氮化硅、基于氧化物的波長轉(zhuǎn)換材料體系、基于氮化物的波長轉(zhuǎn)換材料體系、基于硫化物的波長轉(zhuǎn)換材料體系、基于硒化物的波長轉(zhuǎn)換材料體系、基于氮氧化硅的波長轉(zhuǎn)換材料體系。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中具有下述波長轉(zhuǎn)換材料(6，9)的波長轉(zhuǎn)換層(4，8)與具有另一波長轉(zhuǎn)換材料(6，9)的另一波長轉(zhuǎn)換層(4，8)相比更靠近所述半導(dǎo)體本體(I)設(shè)置，所述波長轉(zhuǎn)換材料與所述另一波長轉(zhuǎn)換材料(6，9)相比將所述第一波長范圍的輻射轉(zhuǎn)換成更長波的波長范圍。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中在各個所述波長轉(zhuǎn)換層(4，8)之內(nèi)的所述第二波長轉(zhuǎn)換材料(6)的顆?；蛩龅谝徊ㄩL轉(zhuǎn)換材料(9)的顆粒具有大于或等于20%體積百分比的顆粒密度。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述第二波長轉(zhuǎn)換材料(6)的顆粒具有10%體積百分比和100%體積百分比之間的顆粒密度，其中包括邊界值。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述第一和/或第二波長轉(zhuǎn)換材料(6，9)的顆粒具有2 μ m和20 μ m之間的直徑，其中包括邊界值。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述半導(dǎo)體本體(I)的側(cè)面(12)完全由所述第一波長轉(zhuǎn)換層(8 )覆蓋。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中更靠近所述半導(dǎo)體本體(I)設(shè)置的波長轉(zhuǎn)換層(4，8)的側(cè)面(11)完全由另一波長轉(zhuǎn)換層(4，8)覆蓋。
12.發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片借助根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法來制造。
13.根據(jù)上一項權(quán)利要求所述的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片，其中所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4)設(shè)置成與所述半導(dǎo)體本體(I)的所述輻射出射面(2)直接接觸，并且所述第一波長轉(zhuǎn)換層(8)以直接接觸的方式施加到所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4)上，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換層(8)完全地覆蓋所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4)的主面(10)、所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4)的側(cè)面(11)以及所述半導(dǎo)體本體(I)的側(cè)面(12)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換層(8)設(shè)置成與所述半導(dǎo)體本體(I)的側(cè)面(12)和所述輻射出射面(2)直接接觸，并且所述第二波長轉(zhuǎn)換層(4)以直接接觸的方式施加到所述第一波長轉(zhuǎn)換層(8)上。
15.發(fā)射輻射的器件，其中將根據(jù)權(quán)利要求12至14之一所述的半導(dǎo)體芯片設(shè)置在承載體(16)上或設(shè)置在器件殼 體(15)的凹部(14)中。
全文摘要
提出一種用于制造發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的方法，其中將第一波長轉(zhuǎn)換層(8)施加到半導(dǎo)體本體(1)的輻射出射面(2)的上方，其中施加方法選自沉降、電泳。此外，在半導(dǎo)體本體(1)的輻射出射面(2)的上方施加第二波長轉(zhuǎn)換層(4)，其中第二波長轉(zhuǎn)換層(4)在單獨的方法步驟中制造且隨后施加或者施加方法選自沉降、電泳、印刷。此外，提出一種發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片以及一種發(fā)射輻射的器件。
文檔編號H01L33/50GK103238224SQ201180058228
公開日2013年8月7日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者基爾斯廷·彼得森, 弗蘭克·鮑曼, 多米尼克·艾澤特, 崔海玲 申請人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司