光電子器件和用于制造光電子器件的方法
【專利說(shuō)明】光電子器件和用于制造光電子器件的方法
[0001]本發(fā)明申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年3月18日、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01180019220.3”、發(fā)明名稱為“光電子器件和用于制造光電子器件的方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種用于混合不同波長(zhǎng)的電磁輻射的光電子器件。此外，說(shuō)明一種用于制造光電子器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]為了產(chǎn)生混合光，能夠在光電子器件中將直接鄰近的發(fā)射不同波長(zhǎng)的電磁輻射的半導(dǎo)體芯片彼此組合。在此，第一半導(dǎo)體芯片能夠部分地吸收第二半導(dǎo)體芯片的電磁輻射，這使光電子器件的光效率變差。
[0004]例如為了產(chǎn)生暖白色的光，能夠?qū)l(fā)射藍(lán)色光的InGaN半導(dǎo)體芯片與發(fā)射紅色光的AlGaInP半導(dǎo)體芯片組合。在此，能夠出現(xiàn)高的吸收損失，因?yàn)閷?duì)于具有小于大約600nm波長(zhǎng)的、因此尤其在藍(lán)色光譜范圍中的、由InGaN半導(dǎo)體芯片發(fā)射的電磁輻射而言，AlGaInP半導(dǎo)體芯片是強(qiáng)烈吸收的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種將吸收損失最小化的光電子器件。
[0006]所述目的通過(guò)一種用于混合具有不同波長(zhǎng)的電磁輻射的光電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述光電子器件具有支承體，-多個(gè)設(shè)置在所述支承體上的第一半導(dǎo)體芯片，以用于發(fā)射在第一光譜范圍中的電磁輻射，其中所述第一半導(dǎo)體芯片是用于發(fā)射在紅色光譜范圍中的電磁輻射的AlGaInP半導(dǎo)體芯片，并且其中所述第一半導(dǎo)體芯片設(shè)置在內(nèi)部區(qū)域中，_多個(gè)設(shè)置在所述支承體上的第二半導(dǎo)體芯片，以用于發(fā)射在第二光譜范圍中的電磁輻射，其中所述第二半導(dǎo)體芯片是用于發(fā)射在藍(lán)色光譜范圍中的電磁輻射的InGaN半導(dǎo)體芯片，并且所述InGaN半導(dǎo)體芯片構(gòu)造為體積發(fā)射器或構(gòu)造為表面發(fā)射器，或者不僅構(gòu)造為體積發(fā)射器而且構(gòu)造為表面發(fā)射器，并且其中所述第二半導(dǎo)體芯片設(shè)置在外部區(qū)域中，其中所述外部區(qū)域圍繞所述內(nèi)部區(qū)域伸展并且包圍所述內(nèi)部區(qū)域，-其中所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片設(shè)置在唯一的封裝件中，-其中所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片分別圍繞共同的對(duì)稱中心中心對(duì)稱地設(shè)置，-其中具有所述第一半導(dǎo)體芯片的所述內(nèi)部區(qū)域由隔離件環(huán)形地圍繞，并且所述隔離件將所述第一半導(dǎo)體芯片與所述第二半導(dǎo)體芯片光學(xué)地分隔開(kāi)，-其中具有所述第二半導(dǎo)體芯片的所述外部區(qū)域由另外的隔離件環(huán)形地圍繞，使得所述另外的隔離件不僅包圍所述內(nèi)部區(qū)域而且包圍所述外部區(qū)域，-其中所述隔離件具有大于90%的反射率，-并且其中不僅所述第一半導(dǎo)體芯片彼此間而且所述第二半導(dǎo)體芯片彼此間分別沒(méi)有通過(guò)隔離件相互分隔開(kāi)；所述目的還通過(guò)用于制造用于混合具有不同波長(zhǎng)的電磁輻射的光電子器件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述方法具有以下方法步驟將內(nèi)部區(qū)域中的多個(gè)第一半導(dǎo)體芯片設(shè)置在支承體上，其中所述第一半導(dǎo)體芯片是用于發(fā)射在紅色光譜范圍中的電磁輻射的AlGaInP半導(dǎo)體芯片，-將外部區(qū)域中的多個(gè)第二半導(dǎo)體芯片設(shè)置在所述支承體上，其中所述第二半導(dǎo)體芯片是用于發(fā)射在藍(lán)色光譜范圍中的電磁輻射的InGaN半導(dǎo)體芯片，并且所述InGaN半導(dǎo)體芯片構(gòu)造為體積發(fā)射器或構(gòu)造為表面發(fā)射器，或者不僅構(gòu)造為體積發(fā)射器而且構(gòu)造為表面發(fā)射器，其中所述外部區(qū)域完全地圍繞所述內(nèi)部區(qū)域伸展并且包圍所述內(nèi)部區(qū)域，并且其中將所述第一半導(dǎo)體芯片和所述第二半導(dǎo)體芯片分別圍繞共同的對(duì)稱中心中心對(duì)稱地設(shè)置在唯一的封裝件中，-將隔離件環(huán)形地圍繞所述內(nèi)部區(qū)域設(shè)置，使得將所述第一半導(dǎo)體芯片與所述第二半導(dǎo)體芯片光學(xué)地分隔開(kāi)，其中所述隔離件具有至少90%的反射率，-將另外的隔離件環(huán)形地圍繞所述外部區(qū)域設(shè)置，使得所述另外的隔離件不僅包圍所述內(nèi)部區(qū)域而且包圍所述外部區(qū)域，其中所述隔離件和所述另外的隔離件設(shè)置成，使得不僅所述第一半導(dǎo)體芯片彼此間而且所述第二半導(dǎo)體芯片彼此間分別沒(méi)有通過(guò)隔離件相互分隔開(kāi)。
[0007]光電子器件的改進(jìn)形式和有利的擴(kuò)展方案在本文中說(shuō)明。
[0008]不同的實(shí)施形式具有用于尤其在遠(yuǎn)場(chǎng)中混合不同波長(zhǎng)的電磁輻射的光電子器件。在支承體上設(shè)有至少一個(gè)第一半導(dǎo)體芯片以發(fā)射在第一光譜范圍中的電磁輻射。此外，在支承體上設(shè)有至少一個(gè)第二半導(dǎo)體芯片以發(fā)射在第二光譜范圍中的電磁輻射。第一和第二光譜范圍彼此不同。至少一個(gè)第一半導(dǎo)體芯片和至少一個(gè)第二半導(dǎo)體芯片設(shè)置在唯一的封裝件中。通過(guò)隔離件將至少一個(gè)第一半導(dǎo)體芯片與至少一個(gè)第二半導(dǎo)體芯片光學(xué)地分隔開(kāi)。此外，至少一個(gè)第一半導(dǎo)體芯片和至少一個(gè)第二半導(dǎo)體芯片分別圍繞共同的對(duì)稱中心中心對(duì)稱地設(shè)置。
[0009]通過(guò)隔離件阻止由第二半導(dǎo)體芯片發(fā)射的電磁輻射被第一半導(dǎo)體芯片吸收。中心對(duì)稱表示，第一半導(dǎo)體芯片和第二半導(dǎo)體芯片分別圍繞共同的對(duì)稱中心設(shè)置。換言之，光電子器件具有對(duì)于第一和第二半導(dǎo)體芯片的共同的中心。由此，從光電子器件發(fā)出的混合光呈現(xiàn)來(lái)自第一和第二光譜范圍中的電磁輻射的極其好的混合。混合尤其在遠(yuǎn)場(chǎng)中是良好的。
[0010]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，第一半導(dǎo)體芯片能夠設(shè)置在光電子器件的內(nèi)部區(qū)域中。第二半導(dǎo)體芯片能夠設(shè)置在外部區(qū)域中。特別地，第二半導(dǎo)體芯片能夠環(huán)形地圍繞第一半導(dǎo)體芯片設(shè)置。這是有利的，因?yàn)橛纱擞绕湓谶h(yuǎn)場(chǎng)中能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的光密度。
[0011]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，圍繞著第二半導(dǎo)體芯片設(shè)置另外的隔離件。這是有利的，因?yàn)橛纱四軌蜃柚節(jié)沧⒉牧喜黄谕叵蛲饬魇А?br>[0012]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，在第一和第二半導(dǎo)體芯片之間的隔離件構(gòu)造成環(huán)形。這是有利的，因?yàn)橛纱四軌虿皇紫仍谶h(yuǎn)場(chǎng)中進(jìn)行電磁輻射的混合，而是在幾厘米之后就已經(jīng)進(jìn)行電磁輻射的混合。這例如能夠在亞光面上進(jìn)行。
[0013]另外的隔離件也能夠構(gòu)造成環(huán)形。
[0014]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，隔離件能夠具有大約200 μ m和大約2mm之間的高度、優(yōu)選大約500 μπι的高度。這是有利的，因?yàn)橛纱吮苊獾诙雽?dǎo)體芯片的電磁輻射被第一半導(dǎo)體芯片吸收。
[0015]半導(dǎo)體芯片具有至少一個(gè)發(fā)射電磁輻射的有源區(qū)。有源區(qū)能夠是ρη結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、多量子講結(jié)構(gòu)(MQW，Multiple Quantum Well)、單量子講結(jié)構(gòu)(SQW，Single QuantumWell)。量子阱結(jié)構(gòu)表示:量子阱(三維)、量子線(二維)和量子點(diǎn)(一維)。
[0016]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，第一半導(dǎo)體芯片能夠是設(shè)計(jì)用于發(fā)射尤其在紅色光譜范圍中的電磁輻射的AlGaInP半導(dǎo)體芯片。
[0017]第二半導(dǎo)體芯片能夠在II1-V族化合物半導(dǎo)體材料上生長(zhǎng)、尤其在如氮化鎵(GaN)的氮化物化合物半導(dǎo)體材料上生長(zhǎng)。例如，第二半導(dǎo)體芯片能夠是設(shè)計(jì)用于發(fā)射尤其在藍(lán)色光譜范圍中的電磁輻射的InGaN半導(dǎo)體芯片。
[0018]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，由InGaN半導(dǎo)體芯片發(fā)射的電磁福射的一部分通過(guò)轉(zhuǎn)換介質(zhì)從藍(lán)色光譜范圍中轉(zhuǎn)換到黃綠色光譜范圍中。轉(zhuǎn)換介質(zhì)能夠具有發(fā)光材料顆粒。所述發(fā)光材料顆粒能夠具有磷。磷能夠具有釔鋁石榴石。從藍(lán)色光部分地轉(zhuǎn)換成黃色光是極其有利的，因?yàn)槟軌驈乃{(lán)色光和黃色光的疊加中產(chǎn)生白色光。
[0019]將AlGaInP半導(dǎo)體芯片和InGaN半導(dǎo)體芯片設(shè)置在一個(gè)封裝件中是極其有利的，因?yàn)橛纱四軌驅(qū)崿F(xiàn)在紅色光譜范圍中的電磁輻射與出于InGaN半導(dǎo)體芯片的藍(lán)色和黃綠色輻射的良好的混合。由藍(lán)色光、黃色光和紅色光所組成的所述混合光尤其適用于產(chǎn)生暖白色光。通過(guò)中心對(duì)稱地設(shè)置AlGaInP半導(dǎo)體芯片和InGaN半導(dǎo)體芯片還能夠?qū)崿F(xiàn)，暖白色光至少在遠(yuǎn)場(chǎng)中具有高的顏色均勻性。在AlGaInP半導(dǎo)體芯片強(qiáng)烈吸收波長(zhǎng)小于大約600nm的電磁福射的情況下，通過(guò)光學(xué)隔離件將AlGaInP半導(dǎo)體芯片和InGaN半導(dǎo)體芯片分隔開(kāi)是尤其有利的。
[0020]能夠澆注半導(dǎo)體芯片。澆注材料用于保護(hù)接觸線，但是主要用于提高電磁輻射耦合輸出的效率。帶有澆注材料時(shí)的效率與不帶澆注材料時(shí)的效率相比最多能夠提高直至80%。
[0021]在中心的AlGaInP半導(dǎo)體芯片借助第一澆注材料來(lái)澆注。硅樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂能夠用作澆注材料。在此，圍繞AlGaInP半導(dǎo)體芯片的隔離件也用作第一澆注材料的停流件。第一澆注材料包括盡可能少的散射中心。紅光應(yīng)當(dāng)在無(wú)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換的情況下盡可能完全地離開(kāi)第一澆注材料。特別地，第一澆注材料不包括磷。
[0022]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，InGaN半導(dǎo)體芯片借助尤其由娃樹(shù)脂構(gòu)成的第二饒注材料以平坦的體積澆注物的形式來(lái)澆注。第二澆注材料包括尤其為磷的轉(zhuǎn)換介質(zhì)。通過(guò)轉(zhuǎn)換介質(zhì)將由InGaN半導(dǎo)體芯片發(fā)射的電磁輻射的一部分從藍(lán)色光譜范圍中轉(zhuǎn)化成在黃綠色光譜范圍中的電磁輻射。
[0023]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式中，半球形的親合輸出透鏡覆蓋AlGaInP半導(dǎo)體芯片。換言之，耦合輸