半導(dǎo)體芯片、具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片的顯示器和其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種光電子半導(dǎo)體芯片（100），所述光電子半導(dǎo)體芯片具有：半導(dǎo)體本體（6），所述半導(dǎo)體本體由半導(dǎo)體材料制成；耦合輸出面（9），所述耦合輸出面在放射方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體的下游；和鏡面層（1）。有源層（2）和鏡面層（1）之間的間距設(shè)定成，使得由有源層（2）在朝向耦合輸出面（9）的方向上發(fā)射的輻射與在鏡面層（1）上反射的輻射發(fā)生干涉，使得半導(dǎo)體芯片（100）具有發(fā)射的輻射在前進(jìn)方向上的優(yōu)選方向的放射特性。此外，提出一種具有多個(gè)這種半導(dǎo)體芯片（100）的顯示器（1000）。此外，提出用于制造所述半導(dǎo)體芯片和所述顯示器的方法。
【專利說明】半導(dǎo)體芯片、具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片的顯示器和其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有半導(dǎo)體本體的光電子半導(dǎo)體芯片、一種具有多個(gè)半導(dǎo)體芯片 的顯示器和其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用在例如放映機(jī)或者投影機(jī)中、與成像元件結(jié)合的半導(dǎo)體芯片是已知的，其中例 如使用 LCD (liquid crystal display,液晶顯不器)或者 DLP (digital light processor, 數(shù)字光處理器)作為成像元件。然而，這種半導(dǎo)體芯片與成像元件的組合由于光學(xué)損失是無 效率的并且在光路的方向上需要大的組件高度。
[0003]將半導(dǎo)體芯片和成像元件在組件中實(shí)現(xiàn)的裝配是更有效且更緊湊的。然而，在此 不利地得出如下問題:出自進(jìn)行發(fā)射的半導(dǎo)體芯片的輻射到達(dá)相鄰的必要時(shí)關(guān)斷的半導(dǎo)體 芯片中并且在那耦合輸出。由此，不利地降低了這種組件的對比度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請的目的在于，提出一種半導(dǎo)體芯片，其中避免了在橫向方向上的輻射耦合 輸出，由此，有利地得出在前進(jìn)方向上的提高的效率。此外，本申請的目的在于，提出一種具 有多個(gè)半導(dǎo)體芯片的顯示器，其中避免了半導(dǎo)體芯片所發(fā)射的輻射耦合輸入到相鄰的半導(dǎo) 體芯片中，使得顯示器的特征在于改進(jìn)的對比度。此外，本申請的目的是，提出一種用于這 種半導(dǎo)體芯片和這種顯示器的制造方法。
[0005]此外，所述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的半導(dǎo)體芯片、具有權(quán)利要求8的特征 的顯示器、具有權(quán)利要求14的特征的用于制造半導(dǎo)體芯片的方法和具有權(quán)利要求15的特 征的用于制造顯示器的方法來實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體芯片、顯示器和其制造方法的有利的改進(jìn)方案 是從屬權(quán)利要求的主題。
[0006]在一個(gè)實(shí)施形式中，半導(dǎo)體芯片具有:半導(dǎo)體本體，所述半導(dǎo)體本體由半導(dǎo)體材料 制成；耦合輸出面，所述耦合輸出面在放射方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體的下游；和鏡面層，其 中半導(dǎo)體本體具有設(shè)為用于產(chǎn)生輻射的有源層。鏡面層設(shè)置在半導(dǎo)體本體的背離耦合輸出 面的一側(cè)上。有源層和鏡面層之間的間距設(shè)定成，使得由有源層在朝向耦合輸出面的方向 上發(fā)射的輻射與在鏡面層上反射的輻射發(fā)生干涉，使得半導(dǎo)體芯片具有發(fā)射的輻射在前進(jìn) 方向上的優(yōu)選方向的放射特性。鏡面層能夠是金屬層，例如由銀制成的金屬層。耦合輸出 面和/或鏡面層能夠平坦地成形。
[0007]光電子半導(dǎo)體芯片特別是下述半導(dǎo)體芯片，所述半導(dǎo)體芯片能夠?qū)崿F(xiàn)將以電學(xué)方 式產(chǎn)生的數(shù)據(jù)或能量轉(zhuǎn)化為光發(fā)射或者反之。例如，光電子半導(dǎo)體芯片是發(fā)射輻射的半導(dǎo) 體芯片。
[0008]放射特性描述了關(guān)于主放射方向上的強(qiáng)度的光強(qiáng)度的角度相關(guān)性。主放射方向在 此是關(guān)于有源層的或者半導(dǎo)體芯片的橫向伸展的垂直方向。
[0009]在本文中，有源層與鏡面層的間距設(shè)計(jì)為，使得半導(dǎo)體芯片的輻射發(fā)射更強(qiáng)地定向在前進(jìn)方向上，即在朝向主放射方向、特別是垂直于有源層的橫向伸展的方向上加強(qiáng)。優(yōu)選地，有源層和鏡面層之間的間距設(shè)定成，使得輻射強(qiáng)度在前進(jìn)方向上最大。在此，由于設(shè)定的間距將在有源層或者半導(dǎo)體芯片的側(cè)面的輻射發(fā)射減少、優(yōu)選地抑制。因此，半導(dǎo)體芯片不具有朗伯放射特性。這種定向也被本領(lǐng)域技術(shù)人員以術(shù)語“射束成形(Beamshaping)” 已知。
[0010]此外，在前進(jìn)方向上的優(yōu)選方向通過諧振產(chǎn)生。在半導(dǎo)體本體中構(gòu)成下述強(qiáng)度分布，所述強(qiáng)度分布能夠有利地實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片在前進(jìn)方向上、即在垂直于半導(dǎo)體芯片的橫向伸展的方向上、特別是在主放射方向上的輻射發(fā)射。
[0011]在一個(gè)改進(jìn)方案中，澆注材料設(shè)置在半導(dǎo)體本體上，所述澆注材料與半導(dǎo)體材料的折射率相比具有較小的折射率。因此，半導(dǎo)體本體的耦合輸出面上的折射率跳躍是相對小的。
[0012]根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施形式，半導(dǎo)體芯片不是激光器而是發(fā)光二極管。特別是所謂的諧振腔發(fā)光二極管
【權(quán)利要求】
1.一種光電子半導(dǎo)體芯片(100),包括:半導(dǎo)體本體(6)、稱合輸出面(9)和鏡面層(1)，所述半導(dǎo)體本體(6)由半導(dǎo)體材料制成，所述耦合輸出面(9)在放射方向上設(shè)置在所述半導(dǎo)體本體(6)的下游，其中:-所述半導(dǎo)體本體(6 )具有設(shè)為用于產(chǎn)生輻射的有源層(2 )，-所述鏡面層(I)設(shè)置在所述半導(dǎo)體本體(6)的背離所述耦合輸出面(9)的一側(cè)上，以及-所述有源層(2 )和所述鏡面層(I)之間的間距(d3)設(shè)定成，使得由所述有源層(2 )在沿所述耦合輸出面(9)的方向上發(fā)射的輻射與在所述鏡面層(I)上反射的輻射發(fā)生干涉， 使得所述半導(dǎo)體芯片(100)具有所述發(fā)射的輻射在前進(jìn)方向上的優(yōu)選方向的放射特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片,其中所述I禹合輸出面(9 )具有橫向伸展,所述橫向伸展小于所述半導(dǎo)體本體的橫向伸展，其中所述有源層(2)和所述鏡面層(I)之間的間距(d3)為90nm，具有至多10%的公差。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體芯片,其中澆注材料(7)設(shè)置在所述半導(dǎo)體本體(6)上，所述澆注材料(7)具有與所述半導(dǎo)體材料的折射率相比較小的折射率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體芯片，其中: P2=P1* ((I1-(I3) *tan(asin OVn1) )+d2*tan( a 2)是適用的，其中P1是通電的所述有源層的半尺寸，P2是所述耦合輸出面的半尺寸，Cl1是所述半導(dǎo)體本體的高度，d2是所述澆注材料的高度，d3是有源層和鏡面層之間的所述間距，H1是所述半導(dǎo)體材料的折射率并且n2是所述澆注材料的折射率，其中0 < a 2 < 90°。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體芯片,其中在所述有源層(2 )和所述耦合輸出面(9 )之間設(shè)置布拉格鏡(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述布拉格鏡(11)包括AlxGa(1_x)N層和GaN層?
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的半導(dǎo)體芯片,其中在所述澆注材料(7)的背離所述半導(dǎo)體本體(6)的一側(cè)上或者在所述半導(dǎo)體本體(6) 上施加轉(zhuǎn)換層(8)。
8.一種顯示器(1000)，所述顯示器(1000)具有根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的多個(gè)光電子半導(dǎo)體芯片(100)，所述半導(dǎo)體芯片(100)在橫向上并排地設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的顯示器，其中多個(gè)所述半導(dǎo)體芯片(100)具有共同的半導(dǎo)體本體(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的顯示器，其中在運(yùn)行中通電的所述有源層(2)的區(qū)域和相鄰的半導(dǎo)體芯片(100)的所述耦合輸出面(9)分別以相互間的橫向間距設(shè)置。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10之一所述的顯示器，其中在相鄰的半導(dǎo)體芯片(100)的所述澆注材料(7)之間分別設(shè)置由氣體填充的留空部 (12)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11之一所述的顯示器，其中在所述有源層(2)的背離所述澆注材料(7)的一側(cè)上、在相鄰的半導(dǎo)體芯片(100)的在運(yùn)行中通電的所述有源層(2)的區(qū)域之間分別設(shè)置吸收層(13)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12之一所述的顯示器，其中在所述澆注材料(7)的背離所述半導(dǎo)體本體(6)的一側(cè)上施加轉(zhuǎn)換層(8)，所述轉(zhuǎn)換層(8)具有多個(gè)區(qū)域，所述區(qū)域適合于將由所述有源層發(fā)射的輻射轉(zhuǎn)換為不同波長的輻射。
14.一種用于制造根據(jù)上述權(quán)利要求1至7之一所述的半導(dǎo)體芯片(100)的方法，具有下述方法步驟:-提供由半導(dǎo)體材料制成的半導(dǎo)體本體(6)，所述半導(dǎo)體本體(6)具有設(shè)為用于產(chǎn)生輻射的有源層(2)，以及-將鏡面層(I)設(shè)置在所述半導(dǎo)體本體(6 )上，其中所述有源層(2 )和所述鏡面層(I)之間的所述間距設(shè)定成，使得由所述有源層(2 )在沿耦合輸出面(9)的方向上發(fā)射的輻射與在所述鏡面層(I)上反射的輻射發(fā)生干涉，使得產(chǎn)生所述半導(dǎo)體芯片(100)所發(fā)射的輻射在前進(jìn)方向上的優(yōu)選方向的放射特性。
15.一種用于制造顯示器(1000)的方法，所述顯示器(1000)包括多個(gè)半導(dǎo)體芯片 (100)，所述半導(dǎo)體芯片(100)借助根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法來制造`。
【文檔編號】H01L27/15GK103460414SQ201280016454
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】諾溫·文馬爾姆, 亞歷山大·林科夫, 諾貝特·林德 申請人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司