[发明专利]用于光电子学的半导体芯片及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2001年8月8日的同名专利申请CN 01817035.8的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于光电子学的半导体芯片，尤其涉及发射辐射的半导体芯片，它具有：

-一个有源薄膜层且尤其基于In_1-x-yAl_xGa_yP(其中0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1)的薄膜层，在该薄膜层中形成一个发射光子的区域，

-一个用于薄膜层的载体衬底，它设置在该薄膜层的背对芯片发射方向的那侧上并与该薄膜层连接。

本发明还涉及同时制造许多这样的半导体芯片的方法。

背景技术

衬底本身是半导体芯片的一部分并且是薄膜层的机械支承层即薄膜层的主要支承元件，薄膜层本身在与衬底相对的那侧上不再有自支承层。

基于In_1-x-yAl_xGa_yP(其中0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1)的薄膜层意味着，薄膜层具有许多层，它们由搀杂或未搀杂的In_1-x-yAl_xGa_yP(其中0≤x≤1，0≤y≤1，x+y≤1)系材料制成。

US5008718和US5367580公开了上述类型的半导体芯片。为了制造上述类型的半导体芯片，通常通过外延方法在一个衬底上涂敷上一个有源半导体层序列。然后，在该有源半导体层序列的表面上，固定着一个载体衬底。其上淀积着该半导体层序列的基底的至少一部分被去除掉。最好在该载体衬底和该有源半导体层序列之间有一个金属反射层，使载体衬底不吸收光。

这种已知的半导体芯片的一个缺点是，设置在载体衬底和有源半导体层序列之间的金属反射层在波长短时一般没有令人满意的反射率。尤其是当波长短于600纳米时，作为金属反射层的金的效率越来越低，因为反射率明显降低。当波长短于600纳米时，例如可以采用元素Al和Ag，它们的反射率在波长短于600纳米的情况下保持比较稳定。

另外，接合大面积反射层如金属反射层带来了困难。另外，由于金属接触层的接合和合金化，还存在损害金属反射层的质量的相当大的危险。

此外，DE19807758A1公开了一种截金字塔形半导体芯片，它在一个上窗口层和一个下窗口层之间具有一个有源发光区。该上窗口层和该下窗口层一起构成该截金字塔形基体。窗口层侧壁的倾斜取向使来自有源区的光在例面上全反射并且几乎垂直地射向截金字塔形主体的起发光面作用的底面。这样一来，从有源区发出的光的一部分在半导体元件的出射锥内射向表面。

在这里，出射锥是指并且以下应该是指这样的锥体，即它由光线构成，所述光线入射到出射面的入射角小于全反射临界角并且这些光线因而没有被全反射，而是直接从半导体材料中被耦合输出。因此，出射锥的开口角是全反射临界角的两倍。那些在出射锥外延伸的或者说以一个比全反射临界角更大的角度击中出射面的光线被全反射。

为了显著增大光输出，这种构想的前提就是上、下窗口具有最小厚度。在已知的截金字塔形半导体元件中，上、下窗口层的厚度至少为50.8微米(2millizoll)。这样的层厚仍然在可作到的范围内。但是，如果要提高已知半导体芯片的功率，则必须标定整个尺寸。在这样的情况下，很快就得到了只能通过外延方式很费事地形成的层厚。所以，这种已知的半导体芯片通常只能技术上很费事地标定。

发明内容

基于这样的现有技术，本发明的任务是提供一种可按照薄膜技术制造的并具有更好的光耦合输出的半导体芯片及其制造方法。

根据本发明，通过如下所述的半导体芯片和方法来完成上述任务。优选的实施形式和半导体芯片制造方法同时见下文。

根据本发明的第一方面，提供了一种发射辐射的半导体芯片，其具有薄膜层。其中，在薄膜层中形成一个发射光子的有源区，该薄膜层在背对半导体芯片的发射方向的一侧上设有至少一个孔洞，通过孔洞形成了多个台面。该薄膜层设有外延式层序列，并且不设生长衬底。

根据本发明的第二方面，提供了用于同时制造多个用于光电子学的并设有有源薄膜层的半导体芯片的方法，其中在该薄膜层中形成一个发射光子的有源区，该方法包括步骤：在一个生长衬底上使一个包含了所述发射光子的有源区的层序列外延式生长；在该层序列中形成至少一个孔洞，使得在该层序列中形成多个台面；去除所述生长衬底；以及沿分离轨迹将结构化的层序列分割成多个半导体芯片。