[发明专利]光电子半导体芯片，制造方法和在光电子器件中的应用

说明书

相关申请交叉引用

本专利申请要求德国专利申请102010046091.5的优先权，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种光电子半导体芯片，一种用于制造所述半导体芯片的方法以及一种包括这样的半导体芯片的光电子器件。

背景技术

在光电子半导体芯片中，为了改进辐射在半导体芯片中的耦合输出和耦合输入，通常使表面粗糙化。在此，粗糙化的表面通常包含直接在半导体芯片的有源层中产生的结构。通常期望的是，将辐射尽可能完全地耦合输出或耦合输入，以便提高半导体芯片的效率。此外，这样的半导体芯片应当是长久耐用的以及通过少量耗费并且成本低地制造。

发明内容

根据本发明的至少一个实施形式，待实现的目的在于，提出一种具有改善的特性的光电子半导体芯片。

另一个待实现的目的在于，提出一种用于制造具有改进的特性的光电子半导体芯片的方法和一种光电子器件，所述光电子器件包括这样的半导体芯片。

作为本发明的一方面，提出一种光电子半导体芯片，包括：

-具有第一主面和第二主面的有源层，

其中所述有源层包括半导体材料或者由其构成，并且在半导体芯片运行中发射辐射或接收辐射；

-结构化的层，所述结构化的层具有用于辐射的耦合输出和耦合输入的三维结构，并且所述结构化的层在有源层的光路中设置在第一主面上，其中所述结构化的层包括无机-有机混合材料或者由其构成。

光电子半导体芯片在下文中也简称为“半导体芯片”。辐射接收在上下文中意味着，半导体芯片能够用于检测辐射。

通过三维结构，由于半导体芯片的表面上的全反射的减少尤其改进辐射的耦合输出或耦合输入。

结构化的层至少部分地设置在有源层的第一主面上并且能够仅设置在所述第一主面上。结构化的层也能够完全地覆盖有源层的第一主面，其中例如能够留出设置为用于半导体芯片的电接触的区域。有源层中的缺陷，例如点缺陷、裂纹或者也可能是微管，被结构化的层封闭或者封住。这也能够适用于第一主面的区域，所述第一主面的区域设置为用于电接触。有源层由此能够免受有害的影响，因此在这种情况下所述半导体芯片与传统的半导体芯片相比，具有更长的使用寿命，在传统的半导体芯片中，为了辐射的耦合输出和耦合输入直接使有源层的表面粗糙化。在此也能够通过结构化的层来封闭或封住延伸穿过整个有源层的缺陷，因此在半导体芯片工作时降低了短路的危险。

根据本发明，半导体材料的选择是不受限的。在此尤其使用在光谱的可见光范围（420nm至780nm波长）中发射或接收辐射的半导体材料。此外能够使用在UV范围（200nm至420nm波长）或在红外范围（≥780nm波长）中发射或接收的半导体材料。这样的半导体材料例如能够基于氮化物半导体或磷化物半导体，包括GaAs或SiC或者由其构成。此外半导体材料例如能够基于锑化物半导体、砷化物半导体或II/VI族化合物半导体。在此也能够使用这些半导体材料的组合。

“基于氮化物半导体”在上下文中意味着，有源层或III/V族氮化物半导体材料的至少一层，优选包括Al_nGa_mIn_1-n-mN，其中0≤n≤1，0≤m≤1，并且n+m≤1。在此，所述材料不必强制性具有根据上式的、数学上精确的组成。相反地，所述材料能够具有一种或多种掺杂物以及附加的组成部分，所述掺杂物以及附加的组成部分基本上不改变Al_nGa_mIn_1-n-mN材料的特有的物理特性。然而，为了简单起见，即使晶格的基本组成部分（Al、Ga、In、N）能够部分地由少量的其它物质代替，上述通式也仅包含晶格的基本组成部分（Al、Ga、In、N）。

“基于磷化物半导体”在上下文中意味着，半导体本体特别是优选包括Al_nGa_mIn_1-n-mP的有源层，其中0≤n≤1，0≤m≤1，并且n+m≤1，优选n≠0和/或m≠0。在此，所述材料不必强制性具有根据上述通式的、数学上精确的组成。相反地，所述材料能够具有一种或多种掺杂物以及附加的组成部分，所述掺杂物以及附加的组成部分基本上不改变所述材料的物理特性。然而，为了简单起见，即使晶格的基本组成部分（Al、Ga、In、P）能够部分地由少量的其它物质代替，上述通式也仅包含晶格的基本组成部分（Al、Ga、In、P）。