[发明专利]光电半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1所述的光电半导体器件，其具有支承体和半导体芯片。此外，本发明涉及一种根据权利要求10所述的用于制造这种光电器件的方法。

背景技术

在出版文件DE 11 2005 002 419 T5中说明了一种用于光电部件的壳体。

传统上，光电半导体器件具有半导体芯片，该半导体芯片设置在AIN陶瓷上。带有所施加的半导体芯片的AlN陶瓷被施加到金属芯电路板上，例如粘合到金属芯电路板上。不利地，AlN陶瓷由于热膨胀系数而能够焊接到金属芯电路板。而由于使用陶瓷和金属芯电路板，所以使整个器件的热阻变差。例如，在这种器件中，整个器件的热阻由半导体芯片的热阻、在半导体芯片与AIN陶瓷之间的连接层的热阻、AlN陶瓷的热阻、在AlN陶瓷与金属芯电路板之间的粘合层的热阻和金属芯电路板的热阻组成。金属芯电路板例如具有Al。

发明内容

本发明所基于的技术问题是：提出一种光电半导体器件，其以改进的热阻而突出。此外，本发明所基于的技术问题是：提出一种对这种器件的缩短和简化的制造。

此外，这些技术问题通过具有权利要求1的特征的光电器件和一种具有权利要求10的特征的用于光电器件制造的方法而得以解决。该器件及其方法的有利的改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明，设计了一种具有支承体和半导体芯片的光电半导体器件，其中半导体芯片具有用于产生电磁辐射的有源层。支承体在上侧上具有用于电接触半导体芯片的电印制导线。半导体芯片固定在支承体上。该支承体包含氮化硅如Si₃N₄或钼（Mo）或钼合金或由所述材料中的一种或多个构成或由所述材料之一制成。例如，支承不是复合支承体。

光电器件尤其是是如下器件，其能够实现将电子产生的能量转换成光发射，或相反。例如，光电器件是发射辐射的器件。

半导体芯片具有固定侧，半导体芯片利用该固定侧设置在支承体上。在一个改进方案中，半导体芯片直接固定在支承体上。

此外，半导体芯片具有辐射出射侧，该辐射出射侧与固定侧对置，并且由半导体芯片发射的辐射大部分从该辐射出射侧出射。

半导体芯片例如是表面发射的芯片，例如是发射光的二极管（LED）。

作为支承体传统上所使用的AlN陶瓷尤其是通过作为支承体的Si₃N₄陶瓷或作为支承体的钼印刷电路板代替。由于Si₃N₄和钼的高电气模量，所以带有所施加的半导体芯片的支承体可以被直接外部安装。有利地，附加的金属芯电路板的使用并不是必需的，使得还简化和缩短了制造过程。

器件的热阻在此情况下由半导体芯片的热阻、在半导体芯片与支承体之间的焊接材料的热阻和Si₃N₄或钼构成的支承体的热阻组成。与传统器件相比，因此热阻减小了AlN陶瓷和在AlN陶瓷与金属芯电路板之间的粘合层的热阻。

传统上所使用的金属芯电路板在此于是可以被节省。由此有利地改善了抗热性，尤其是热阻。由于所使用的器件的部件的数目减小，所以还缩短和简化了制造过程。此外，可以简化地外部安装该器件。

半导体芯片利用连接层例如导电的粘合材料层或焊接层导电地与支承体连接并且以机械方式固定在支承体上。

半导体芯片的有源层优选具有pn结、双异质结构、单量子阱结构（SQW，Single quantum well）或多量子阱结构（MQW，multi quantum well），用于产生辐射。术语“量子阱结构”在此并未展现关于量子化维度的含义。其因此还包括量子槽、量子线和量子点和这些结构的任意组合。

半导体芯片尤其是有源层包含至少一个III/V族半导体材料，例如来自材料系InxGayAl1-x-yP、InxGayAl1-x-yN或InxGayAl1-x-yAs（其中分别0＜x，y＜1且x+y＜1）的材料。III/V族半导体材料特别适于产生在紫外（InxGayAl1-x-yN）光谱范围中的辐射，经由可见光谱范围（InxGayAl1-x-yN、尤其蓝色辐射到绿色辐射、或InxGayAl1-x-yP、尤其黄色到红色辐射）到红外光谱范围（InxGayAl1-x-yAs）的辐射。

在一个改进方案中，支承体具有用于外部固定器件的固定元件。尤其是，这样能够实现将器件直接外部固定在外部部件上。有利地，器件由于Si₃N₄或钼的高电气模量而可以作为支承体直接外部安装。