光电子器件和用于制造光电子器件的方法
【专利说明】光电子器件和用于制造光电子器件的方法
[0001]本发明申请是申请日为2011年3月18日、申请号为“201180019220.3”、发明名称为“光电子器件和用于制造光电子器件的方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种用于混合不同波长的电磁辐射的光电子器件。此外，说明一种用于制造光电子器件的方法。
【背景技术】
[0003]为了产生混合光，能够在光电子器件中将直接邻近的发射不同波长的电磁辐射的半导体芯片彼此组合。在此，第一半导体芯片能够部分地吸收第二半导体芯片的电磁辐射，这使光电子器件的光效率变差。
[0004]例如为了产生暖白色的光，能够将发射蓝色光的InGaN半导体芯片与发射红色光的AlGaInP半导体芯片组合。在此，能够出现高的吸收损失，因为对于具有小于大约600nm波长的、因此尤其在蓝色光谱范围中的、由InGaN半导体芯片发射的电磁辐射而言，AlGaInP半导体芯片是强烈吸收的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种将吸收损失最小化的光电子器件。
[0006]所述目的通过一种用于混合具有不同波长的电磁辐射的光电子器件来实现，所述光电子器件具有支承体，-多个设置在所述支承体上的第一半导体芯片，以用于发射在第一光谱范围中的电磁辐射，其中所述第一半导体芯片是用于发射在红色光谱范围中的电磁辐射的AlGaInP半导体芯片，并且其中所述第一半导体芯片设置在内部区域中，_多个设置在所述支承体上的第二半导体芯片，以用于发射在第二光谱范围中的电磁辐射，其中所述第二半导体芯片是用于发射在蓝色光谱范围中的电磁辐射的InGaN半导体芯片，并且所述InGaN半导体芯片构造为体积发射器或构造为表面发射器，或者不仅构造为体积发射器而且构造为表面发射器，并且其中所述第二半导体芯片设置在外部区域中，其中所述外部区域围绕所述内部区域伸展并且包围所述内部区域，-其中所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片设置在唯一的封装件中，-其中所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片分别围绕共同的对称中心中心对称地设置，-其中具有所述第一半导体芯片的所述内部区域由隔离件环形地围绕，并且所述隔离件将所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片光学地分隔开，-其中具有所述第二半导体芯片的所述外部区域由另外的隔离件环形地围绕，使得所述另外的隔离件不仅包围所述内部区域而且包围所述外部区域，-其中所述隔离件具有大于90%的反射率，-并且其中不仅所述第一半导体芯片彼此间而且所述第二半导体芯片彼此间分别没有通过隔离件相互分隔开；所述目的还通过用于制造用于混合具有不同波长的电磁辐射的光电子器件的方法来实现，所述方法具有以下方法步骤将内部区域中的多个第一半导体芯片设置在支承体上，其中所述第一半导体芯片是用于发射在红色光谱范围中的电磁辐射的AlGaInP半导体芯片，-将外部区域中的多个第二半导体芯片设置在所述支承体上，其中所述第二半导体芯片是用于发射在蓝色光谱范围中的电磁辐射的InGaN半导体芯片，并且所述InGaN半导体芯片构造为体积发射器或构造为表面发射器，或者不仅构造为体积发射器而且构造为表面发射器，其中所述外部区域完全地围绕所述内部区域伸展并且包围所述内部区域，并且其中将所述第一半导体芯片和所述第二半导体芯片分别围绕共同的对称中心中心对称地设置在唯一的封装件中，-将隔离件环形地围绕所述内部区域设置，使得将所述第一半导体芯片与所述第二半导体芯片光学地分隔开，其中所述隔离件具有至少90%的反射率，-将另外的隔离件环形地围绕所述外部区域设置，使得所述另外的隔离件不仅包围所述内部区域而且包围所述外部区域，其中所述隔离件和所述另外的隔离件设置成，使得不仅所述第一半导体芯片彼此间而且所述第二半导体芯片彼此间分别没有通过隔离件相互分隔开。
[0007]光电子器件的改进形式和有利的扩展方案在本文中说明。
[0008]不同的实施形式具有用于尤其在远场中混合不同波长的电磁辐射的光电子器件。在支承体上设有至少一个第一半导体芯片以发射在第一光谱范围中的电磁辐射。此外，在支承体上设有至少一个第二半导体芯片以发射在第二光谱范围中的电磁辐射。第一和第二光谱范围彼此不同。至少一个第一半导体芯片和至少一个第二半导体芯片设置在唯一的封装件中。通过隔离件将至少一个第一半导体芯片与至少一个第二半导体芯片光学地分隔开。此外，至少一个第一半导体芯片和至少一个第二半导体芯片分别围绕共同的对称中心中心对称地设置。
[0009]通过隔离件阻止由第二半导体芯片发射的电磁辐射被第一半导体芯片吸收。中心对称表示，第一半导体芯片和第二半导体芯片分别围绕共同的对称中心设置。换言之，光电子器件具有对于第一和第二半导体芯片的共同的中心。由此，从光电子器件发出的混合光呈现来自第一和第二光谱范围中的电磁辐射的极其好的混合。混合尤其在远场中是良好的。
[0010]在一个优选的实施形式中，第一半导体芯片能够设置在光电子器件的内部区域中。第二半导体芯片能够设置在外部区域中。特别地，第二半导体芯片能够环形地围绕第一半导体芯片设置。这是有利的，因为由此尤其在远场中能够实现均匀的光密度。
[0011]在一个优选的实施形式中，围绕着第二半导体芯片设置另外的隔离件。这是有利的，因为由此能够阻止浇注材料不期望地向外流失。
[0012]在一个优选的实施形式中，在第一和第二半导体芯片之间的隔离件构造成环形。这是有利的，因为由此能够不首先在远场中进行电磁辐射的混合，而是在几厘米之后就已经进行电磁辐射的混合。这例如能够在亚光面上进行。
[0013]另外的隔离件也能够构造成环形。
[0014]在一个优选的实施形式中，隔离件能够具有大约200 μ m和大约2mm之间的高度、优选大约500 μπι的高度。这是有利的，因为由此避免第二半导体芯片的电磁辐射被第一半导体芯片吸收。
[0015]半导体芯片具有至少一个发射电磁辐射的有源区。有源区能够是ρη结、双异质结构、多量子讲结构(MQW，Multiple Quantum Well)、单量子讲结构(SQW，Single QuantumWell)。量子阱结构表示:量子阱(三维)、量子线(二维)和量子点(一维)。
[0016]在一个优选的实施形式中，第一半导体芯片能够是设计用于发射尤其在红色光谱范围中的电磁辐射的AlGaInP半导体芯片。
[0017]第二半导体芯片能够在II1-V族化合物半导体材料上生长、尤其在如氮化镓(GaN)的氮化物化合物半导体材料上生长。例如，第二半导体芯片能够是设计用于发射尤其在蓝色光谱范围中的电磁辐射的InGaN半导体芯片。
[0018]在一个优选的实施形式中，由InGaN半导体芯片发射的电磁福射的一部分通过转换介质从蓝色光谱范围中转换到黄绿色光谱范围中。转换介质能够具有发光材料颗粒。所述发光材料颗粒能够具有磷。磷能够具有钇铝石榴石。从蓝色光部分地转换成黄色光是极其有利的，因为能够从蓝色光和黄色光的叠加中产生白色光。
[0019]将AlGaInP半导体芯片和InGaN半导体芯片设置在一个封装件中是极其有利的，因为由此能够实现在红色光谱范围中的电磁辐射与出于InGaN半导体芯片的蓝色和黄绿色辐射的良好的混合。由蓝色光、黄色光和红色光所组成的所述混合光尤其适用于产生暖白色光。通过中心对称地设置AlGaInP半导体芯片和InGaN半导体芯片还能够实现，暖白色光至少在远场中具有高的颜色均匀性。在AlGaInP半导体芯片强烈吸收波长小于大约600nm的电磁福射的情况下，通过光学隔离件将AlGaInP半导体芯片和InGaN半导体芯片分隔开是尤其有利的。
[0020]能够浇注半导体芯片。浇注材料用于保护接触线，但是主要用于提高电磁辐射耦合输出的效率。带有浇注材料时的效率与不带浇注材料时的效率相比最多能够提高直至80%。
[0021]在中心的AlGaInP半导体芯片借助第一浇注材料来浇注。硅树脂和环氧树脂能够用作浇注材料。在此，围绕AlGaInP半导体芯片的隔离件也用作第一浇注材料的停流件。第一浇注材料包括尽可能少的散射中心。红光应当在无波长转换的情况下尽可能完全地离开第一浇注材料。特别地，第一浇注材料不包括磷。
[0022]在一个优选的实施形式中，InGaN半导体芯片借助尤其由娃树脂构成的第二饶注材料以平坦的体积浇注物的形式来浇注。第二浇注材料包括尤其为磷的转换介质。通过转换介质将由InGaN半导体芯片发射的电磁辐射的一部分从蓝色光谱范围中转化成在黄绿色光谱范围中的电磁辐射。
[0023]在一个优选的实施形式中，半球形的親合输出透镜覆盖AlGaInP半导体芯片。换言之，耦合输