CN108604624B - 光电子半导体芯片和用于制造光电子半导体芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

提出一种光电子半导体芯片(1)，所述光电子半导体芯片包括：‑半导体本体(2)，所述半导体本体具有主面(3)和至少一个侧面(4)，所述侧面横向于主面(3)设置，其中半导体本体(2)具有用于产生电磁辐射(S)的有源区(5)并且在运行时所产生的辐射(S)的一部分穿过半导体本体(2)的主面(3)射出；‑接触层(6)，所述接触层设置在半导体本体(2)的主面(3)上，并且包含导电材料；‑滤波层(7)，所述滤波层设置在第一接触层(6)上，并且包含介电材料；‑传导层(8)，所述传导层设置在滤波层(7)上，并且包含导电材料，其中传导层(8)的厚度(d2)大于接触层(6)的厚度(d1)。

Description

光电子半导体芯片和用于制造光电子半导体芯片的方法
技术领域
提出一种光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片具有半导体本体，所述半导体本体具有尤其适合于产生电磁辐射的有源区。此外，提出一种用于制造光电子半导体芯片的方法。
背景技术
例如已知光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片为了p侧电接触具有透明导电层。如果所述接触层相对厚地构成进而一方面能够实现良好的导电性，那么所述接触层另一方面负面地作用于半导体芯片的光学特性，因为在较厚的接触层中更强地吸收辐射。
发明内容
要实现的目的在于：提出一种光电子半导体芯片，其中与常规的半导体芯片相比降低尤其在半导体芯片的接触结构处出现的吸收损失。
通过具有本发明的特征的光电子半导体芯片实现所述目的。
根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括：半导体本体，所述半导体本体具有主面和至少一个侧面，所述侧面横向于主面设置。此外，半导体本体有利地具有有源区，所述有源区设置用于产生电磁辐射。将术语“电磁辐射”当前尤其理解为红外的、可见的和/或紫外的电磁辐射。在运行中，优选地，所产生的辐射的一部分穿过半导体本体的主面射出。辐射的另一部分能够通过半导体本体的至少一个侧面耦合输出。侧面的数量根据半导体本体的几何形状确定。在半导体本体的一个有利的设计方案中，所述半导体本体具有台面形的区域，所述台面形的区域在上侧通过主面并且在环周侧通过多个、尤其四个倾斜伸展的侧面限界，其中侧面与主面围成优选大于90°的角度。此外，半导体本体在该设计方案中能够具有方形的区域，在所述方形的区域上设置有台面形的区域。特别地，台面形的区域局部地超出方形的区域。
根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括接触层，所述接触层包含导电材料。优选地，接触层设置在半导体本体的主面上。此外，接触层有利地与半导体本体直接接触地施加到主面上。接触层尤其设置用于：建立与半导体本体的电接触，并且在运行时将电流馈入到所述半导体本体中。
在半导体芯片的一个优选的设计方案中，半导体本体包括第一传导类型的第一半导体区域和第二传导类型的第二半导体区域，其中有源区设置在第一半导体区域和第二半导体区域之间。在此，两个半导体区域能够具有至少一个相应的传导类型的半导体层，然而优选地具有多个相应的传导类型的半导体层。特别地，主面为第一半导体区域的表面，在所述主面上设置有接触层。在此，第一半导体区域尤其是p型传导的，使得接触层设置用于：在p侧将电流馈入到半导体本体中。
在一个有利的设计方案中，台面状的区域包括第一半导体区域、有源区和第二半导体区域的一部分。
根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括滤波层，所述滤波层包含介电材料。特别地，滤波层设置在接触层上。介电材料为导电差的或不导电的、非金属的材料，所述材料的载流子通常——即例如在通常的工作电流下——不可自由移动。滤波层优选包含如下材料中的至少一种：氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化钛、氧化钽、氧化铌。
根据一个有利的设计方案，滤波层由唯一的层构成。这尤其表示：滤波层均质地构成并且例如由唯一的介电材料形成。介电材料有利地具有匹配的折射率，其中“匹配”表示：介电材料的折射率大于或等于包围滤波层的介质的折射率。包围的介质从半导体本体开始设置在滤波层下游。包围的介质包括如下元件，所述元件包络半导体本体并且尤其具有保护功能。例如，半导体本体能够具有钝化层和/或封装件作为包围的介质。
在一个替选的设计方案中，滤波层多层地构成，并且具有至少两个子层，所述子层的折射率彼此不同。优选地，滤波层包括由交替的具有较高折射率的子层和较低折射率的子层构成的层序列。特别地，具有较高折射率的子层具有比具有较低折射率的子层更小的厚度。
优选地，滤波层具有在400nm和800nm之间的厚度。在安排滤波层的厚度时，一方面需要注意：在滤波层的多层结构的情况下比在单层结构的情况下大的制造耗费保持在极限之内，并且尽管如此另一方面实现当前通过多层结构能够比通过单层结构更好地实现的期望的滤波特性。借助在400nm和800nm之间的厚度，能够实现在制造耗费和滤波特性之间的适当的折中。在此和在下文中提出的数值范围能够尤其包含所提出的极限。
根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括传导层，所述传导层包含导电材料。优选地，传导层设置在滤波层上。传导层尤其设置用于：将电流在主面上分配。换言之，传导层的特征尤其在于相对良好的横向导电性。
根据至少一个实施方式，传导层和接触层不同厚地构成。优选地，传导层具有大于接触层的厚度。优选地，接触层的厚度处于在5nm和25nm之间的范围中。此外，传导层的厚度尤其在50nm和150nm之间。通过接触层和传导层形成的接触结构在此分成两个不同的功能区域。但是在此，建立与半导体本体的电接触、但是与较厚的传导层相比具有较差的横向导电性的较薄地构成的接触层具有的优点是：在其中吸收更少的辐射。而较厚的传导层用于良好的横向导电性。典型地在较厚的层中提高的辐射损失当前能够通过设置在接触层和传导层之间的滤波层降低。因为介电的滤波层用于：优选仅以陡峭的角度射到滤波层上的辐射到达传导层。相反，平缓的辐射分量由滤波层尽可能地拦住，其中所述平缓的辐射分量由于在半导体本体和包围的介质之间的折射率差通过在光学较厚的和光学较薄的介质之间的过渡部处的全反射终归不能够耦合输出。由此，较厚的传导层中的吸收损失基本上限制于能传播的角度范围。特别地，滤波层具有滤波特性，所述滤波特性的特征在于：以第一角度范围之内的角度、即以陡峭的角度射到滤波层上的辐射主要透射，并且将以第二角度范围之内的角度、即以平缓的角度射到滤波层上的辐射主要反射。
特别地，第一角度范围和第二角度范围之间的边界通过全反射的边界角来确定，所述边界角从半导体本体的折射率和周围的介质的折射率中导出。在此，第一角度范围包括小于该边界的角度。而第二角度范围则包括大于该边界的角度。
根据至少一个实施方式，滤波层直接邻接于接触层和传导层。换言之，在滤波层和接触层之间不存在另外的层。此外，在滤波层和传导层之间不存在另外的层。
在一个有利的设计方案中，接触层具有透明导电氧化物或由其构成。此外，传导层也能够包含透明导电氧化物或由其构成。优选地，传导层和接触层由相同材料形成。
透明导电氧化物(transparent conductive oxides，简称“TCO”)是透明的、导电的材料，通常为金属氧化物，如例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或铟锡氧化物(ITO)。除了二元的金属氧化物、如例如ZnO、SnO2或In2O3以外，三元的金属氧化物、如例如Zn2SnO4、CdSnO3、ZnSnO3、Mgln2O4、GaInO3、Zn2In2O5或In4Sn3O12或不同的透明导电氧化物的混合物也属于TCO族。此外，TCO不强制对应于化学计量的组分并且也能够是p型掺杂的或n型掺杂的。
根据至少一个实施方式，滤波层具有至少一个开口。特别地，接触层和传导层在开口的区域中接触。换言之，传导层和接触层在开口的区域中彼此电连接。因此，开口形成一种连接元件，通过所述连接元件，传导层和接触层彼此电连接。例如，所产生的开口能够具有翻转的截圆锥的形状。同样可行的是：开口具有翻转的截棱锥的形状，其中棱锥能够具有n边形的基本面，其中n＝3或更大。优选地，开口在环周侧由传导层或滤波层限界。环周侧的表面在截棱锥或截圆锥中对应于侧表面。在下侧，即在朝向主侧的一侧上，开口能够由接触层限界。开口能够至少部分地用传导层的材料填充，使得接触层在开口的区域中完全地由传导层覆盖。替选地，在开口中能够设置导电材料，所述导电材料与用于传导层的材料不同。特别地，开口包含透明导电氧化物。
优选地，光电子半导体芯片具有多个开口。经由开口的密度和分布以及经由开口的大小，能够影响到半导体本体中的电路馈入的轮廓。对于均匀的电流馈入有利的是：主面的边缘区域设有比主面的中央区域更多的开口。开口之间的间距在此能够在20μm和50μm之间。开口的适当的直径尤其在2μm和6μm之间。
将直径在非圆形开口的情况下理解为最长的横向尺寸。
根据至少一个实施方式，传导层和接触层设置在主面上。同样地，滤波层也设置在主面上。优选地，传导层、滤波层和接触层绝大部分平行于主面延伸。在此，平面的主面简化了层的构成。
在一个优选的设计方案中，传导层横向地超出接触层。“横向”在此表示平行于主面。特别地，接触层延伸直至主面的边缘。此外，传导层有利地距主面的边缘一定间距设置。
此外，滤波层能够至少部分地设置在半导体本体的至少一个侧面上。在此，滤波层尤其用于保护有源区的区域中的半导体本体。
根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括钝化层，所述钝化层设置在传导层上。钝化层保护半导体本体以及设置在其上的另外的层免受物理和化学影响。钝化层尤其几乎完全地覆盖主面。换言之，主面尤其完全地由钝化层跨越。此外，钝化层能够延伸直至至少一个侧面并且至少部分地覆盖所述侧面。钝化层能够由如下材料形成，所述材料具有比传导层更低的折射率。例如，钝化层能够包含二氧化硅或由其构成。
根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，半导体本体包括载体，在所述载体上设置有第一和第二半导体区域。特别地，载体是生长衬底，在所述生长衬底上外延沉积第一和第二半导体区域。将“在生长衬底上外延沉积”在本文中理解为：生长衬底用于沉积和/或生长第一和第二半导体区域。例如，第二半导体区域与生长衬底直接接触。优选地，生长衬底在第一和第二半导体区域生长之后不剥离，而是保留在半导体本体中。
对于半导体本体的第一和第二半导体区域优选考虑基于氮化物化合物半导体的材料。“基于氮化物化合物半导体的材料”在当前的上下文中表示：半导体区域的至少一个层包括氮化物-III-V族化合物半导体材料，优选AlnGamIn1-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地具有根据上式的数学上精确的组成。更确切地说，所述材料能够具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分，这基本上不改变AlnGamIn1-n-mN材料的特征性的物理特性。然而为了简单性，上式仅包含晶格的主要组成部分(Al，Ga，In，N)，即使所述主要组成部分能够部分地通过少量其他材料取代时也如此。
载体衬底或生长衬底包括蓝宝石、SiC和/或GaN或者优选由其构成。如果生长衬底由蓝宝石构成，那么在此描述的半导体芯片为蓝宝石芯片。蓝宝石衬底对于短波的可见的辐射、尤其在蓝色至绿色范围中是透明的。因为由有源区发射的辐射的波长当前尤其位于该波长范围中，所以这种生长衬底对于由有源区发射的辐射是可透过的。光电子半导体芯片在该情况下不同于表面发射器是所谓的体积发射器。
根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，所述光电子半导体芯片具有第一接触元件，所述第一接触元件包含导电材料并且直接设置在传导层上。优选地，第一接触元件形成半导体本体的第一半导体区域的电端子。借助于第一接触元件能够将电流馈入到传导层中。特别地，第一接触元件直接设置在传导层上。在第一接触层和主面之间设置有接触层、滤波层和传导层。在运行时，电流由第一接触元件馈入到传导层中，所述电流通过滤波层中的至少一个开口流动至接触层。在此，对于均匀的电流馈入有利的是：与主面的边缘直接相邻的开口和主面的边缘之间的间距小于与第一接触元件直接相邻的开口和第一接触元件之间的间距。
根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，所述光电子半导体芯片具有第二接触元件，所述第二接触元件包含导电材料，并且设置在半导体本体的具有第二传导类型的第二半导体区域上。特别地，第二接触元件形成第二半导体区域的电端子。
在一个优选的设计方案中，在第二接触元件和第二半导体区域之间设置有滤波层的一部分。滤波层设置用于：降低能够通过吸收在第二接触元件处出现的辐射损失。特别地，第二接触元件从第二半导体区域开始沿竖直方向设置在滤波层上，其中竖直方向表示垂直于主面伸展的方向。
此外，半导体芯片优选具有导电的连接层，所述连接层在第二接触元件和第二半导体区域之间设置在第二半导体区域的表面上。此外，连接层尤其设置在第二接触元件和滤波层之间。因为第二接触元件借助于位于其下方的滤波层与第二半导体区域电绝缘，所以借助于连接层建立在第二半导体区域和第二接触元件之间的电连接。连接层能够包含透明导电氧化物或由其构成。特别地，在制造半导体芯片时，将如下层施加到半导体本体上，由所述层通过结构化产生传导层和连接层。
用于制造如在上文中描述的光电子半导体芯片的方法尤其具有如下步骤：
-提供具有主面的半导体本体，
-将接触层施加到主面上，
-将滤波层施加到接触层上，
-将传导层施加到滤波层上。
在此，所述步骤例如能够以所提出的顺序执行。借助该方法尤其能够制造在此描述的半导体芯片。这就是说，全部针对半导体芯片描述的特征也针对方法公开并且反之亦然。
优选地，接触层直接接触地施加到主面上。此外，接触层有利地在主面的区域中不具有中断。而施加到接触层上的滤波层在主面的区域中能够构成有至少一个开口。此外，传导层优选施加到滤波层上，使得传导层的材料进入直至滤波层的开口中。传导层的设置在开口中的材料有利地与接触层接触。在方法结束时，能够将钝化层施加到传导层上。
根据方法的第一实施方式，尤其将没有中断的滤波层构成在接触层上并且随后在滤波层中产生至少一个开口。例如，开口能够通过刻蚀制造。在该实施方式中，因此，滤波层在其制造之后才结构化。随后，能够将传导层施加到滤波层上，使得所述传导层覆盖所述滤波层并且至少部分地填充至少一个开口。
根据方法的第二实施方式，滤波层已经借助结构化产生。在此，在接触层上构成掩模，所述掩模在如下区域中覆盖接触层，在所述区域中随后应当形成至少一个开口。沉积滤波层，使得所述滤波层设置在掩模上并且设置在接触层的未覆盖的区域上。随后，在滤波层上沉积传导层。在此重要的是：传导层在未覆盖的区域中覆盖滤波层的侧壁并且伸展直至接触层。滤波层和传导层例如能够借助于蒸镀和/或溅射产生。在剥离掩模时，这尤其通过所谓的剥离工艺进行，在此形成至少一个开口。
附图说明
从下面结合图1至9描述的实施方式中得出其他的优点和有利的实施方式和改进形式。
附图示出：
图1示出根据一个实施例的光电子半导体芯片的示意横截面图的局部图，
图2示出根据在图1中描述的实施例的光电子半导体芯片的表面的示意俯视图的局部图，
图3示出根据在图1中描述的实施例的光电子半导体芯片的表面的示意俯视图，
图4示出具有对根据在图1中描述的实施例的光电子半导体芯片的结构的说明的表格，
图5示出常规的光电子半导体芯片的示意横截面图的局部图，
图6示出具有对根据在图5中描述的实施例的常规的半导体芯片的结构的说明的表格，
图7示出如下图，所述图描述根据在图1中描述的实施例的光电子半导体芯片的滤波特性和根据在图5中描述的实施例的常规的半导体芯片的滤波特性，
图8和9示出用于制造如在此描述的光电子半导体芯片的方法的不同的实施例。
具体实施方式
图1示出如在此描述的光电子半导体芯片1的一个实施例的示意横截面图的局部图。半导体芯片1包括具有一个主面3和多个侧面4的半导体本体2，所述侧面横向于主面3、尤其以大于90°的角度设置。此外，半导体本体2具有有源区5，所述有源区设置用于产生电磁辐射S。在运行中，所产生的辐射S的一部分穿过半导体本体2的主面3射出。
在该实施例中，半导体本体2具有台面形的区域17，所述区域在上侧通过主面3并且在环周侧通过倾斜伸展的侧面限界。此外，半导体本体2具有方形的区域18，在其上设置有台面形的区域17。台面形的区域17沿横向方向、即沿基本上平行于主面3伸展的方向至少局部地超出方形的区域18。
光电子半导体芯片1还包括接触层6，所述接触层设置在半导体本体2的主面3上。接触层6包含导电材料。优选地，接触层6包含透明导电氧化物。主面3尤其绝大部分由接触层6覆盖。接触层6有利地具有相对小的厚度d1，其中厚度d1优选处于在5nm和25nm之间的范围中。由于接触层6的小的厚度d1，降低在接触层6中的吸收。有利地，这种接触层6能够实现透射由有源区5产生的辐射S的大部分。
光电子半导体芯片1还包括滤波层7，所述滤波层设置在接触层6上。优选地，滤波层7多层地构成并且尤其具有至少两个子层7A、7B(参见图4)。优选地，子层上下相叠地设置在主面3上。换言之，子层尤其平行于主面3延伸。在此，各两个相邻的子层具有不同的折射率。特别地，子层交替，使得具有高折射率材料的层随具有低折射率材料的层之后。特别地，具有较高折射率的子层具有比具有较低折射率的子层小的厚度。整体上，滤波层7能够具有在400nm和800nm之间的厚度d3。
光电子半导体芯片1还包括传导层8，所述传导层在背离主面3的一侧上设置在滤波层7下游。优选地，传导层8同样还有接触层6由透明导电氧化物形成。然而，传导层8具有比接触层6更高的厚度d2。特别地，传导层8的厚度d2处于在50nm和150nm之间的范围中。
因为传导层8比接触层6更厚地构成，那么所述传导层具有比接触层6更好的横向导电性。然而通常，较厚的层与较薄的层相比吸收更多的辐射。当然，借助当前描述的滤波层7可行的是：较厚的传导层8中的吸收损失保持得比在常规的半导体芯片中更小。
滤波层7引起：优选仅以陡峭的角度α射到滤波层7上的辐射S到达传导层8。角度α尤其相对于主轴线H确定，所述主轴线垂直于主面3设置。总归在从半导体芯片1中射出时全反射的平缓的辐射分量由滤波层7向回反射到半导体本体2中。
光电子半导体芯片1还在滤波层7中包括多个开口9。开口9借助导电材料填充。优选地，开口9具有与传导层8相同的材料。特别地，传导层8在该实施例中延伸直至开口9中。
光电子半导体芯片1还包括第一接触元件11，所述第一接触元件设置在传导层8上。在此，第一接触元件11尤其直接设置在传导层8上，其中在第一接触元件11和主面3之间设置有接触层6、滤波层7和传导层8。接触元件11优选为金属接触件，所述金属接触件设置在传导层8上并且仅覆盖传导层8的小部分。如图3示出，接触元件11能够U形地构成。
半导体本体2包括尤其p型传导的第一半导体区域12。第一接触元件11优选形成第一半导体区域12的电端子。尤其n型传导的第二半导体区域14能够借助于第二接触元件13电连接。
在图1中示出的实施例中，台面形的区域17包括第一半导体区域12，有源区5以及第二半导体区域14的一部分。此外，第二半导体区域14也是方形的区域18的组成部分。第一接触元件11设置在台面形的区域17上，并且第二接触元件13设置在方形的区域18上。如图3示出，第二接触元件13能够具有纵向伸长的形状并且尤其设置在通过第一接触元件11限界的区域之内。
在第二接触元件13下方，在所述第二接触元件和第二半导体区域14之间设置有滤波层7的一部分。借助于滤波层7，能够相对于常规的半导体芯片(参见图5)降低在第二接触元件13处通过吸收出现的辐射损失，所述常规的半导体芯片在第二接触元件13’下方不具有滤波层。
此外，半导体芯片1包括连接层15，所述连接层设置在第二半导体区域14的表面19上，并且将第二接触元件13与第二半导体区域14电连接。有利地，连接层15包含透明导电氧化物。在此，连接层15不仅设置在第二接触元件13之下，而是也覆盖第二半导体区域14的表面19的如下区域，所述区域未由接触元件13覆盖。因为第二接触元件13借助于位于其下方的滤波层7与第二半导体区域14电绝缘，所以代替于此，能够借助于连接层15建立第二半导体区域14和第二接触元件13之间的电连接。
第一和第二半导体区域12、14设置在载体16上。特别地，载体16为生长衬底，在所述生长衬底上沉积有第一和第二半导体区域12、14。优选地，载体16为蓝宝石衬底。
此外，半导体芯片1具有钝化层10。钝化层10设置在传导层8上并且尤其用于保护半导体本体2或设置在其上的层6、7、8。钝化层10覆盖主面3并且在侧面4之上延伸直至方形的区域18。例如，钝化层10包含二氧化硅或由其构成。
图2示出在图1中示出的半导体芯片1的台面形的区域17的示意俯视图的局部图。在图2中绘出剖面线AA’，沿着所述剖面线形成图1的剖面图。如从图2得出，与主面的边缘直接相邻的开口9a和主面的边缘之间的间距a1小于与第一接触元件11直接相邻的开口9b和第一接触元件11之间的间距a2。开口9在边缘处的更紧密的设置在那里也能够实现良好的电流馈入。开口9之间的间距a3优选在20μm和50μm之间。在此，开口9的适当的直径b、即最长的横向尺寸尤其在2μm和6μm之间。此外，在图2中示出传导层8的边缘8a。传导层8的边缘8a遵循在边缘侧设置的开口9之间的连接线(对此也参见图3)。传导层8伸展直至边缘侧的开口9。在此，传导层8距主面的边缘一定间距设置。
图3示出根据在图1中描述的实施例的光电子半导体芯片的表面的示意俯视图。如从图3中得出：连接层15的形状等于第二接触元件13的形状。然而在其大小方面，两个层13、15彼此偏差。连接层15在全部侧超出接触元件13。
图4示出如下表格，在所述表格中为在图1中示出的半导体芯片1的不同层说明不同的参数。在第一列中说明元件，在第二列中说明相应的元件的材料M，在第三列中nm为单位说明元件的物理厚度d。如从表格中得出，在此，滤波层7总计具有六个子层7A、7B，其中子层7A由低折射率材料(LRI表示“Low Refractive Index，低折射率”)形成，而子层7B由高折射率材料(HRI表示“High Refractive Index，高折射率”)形成。例如，子层7A的低折射率材料为折射率n＝1.55的SiO2或SiON。此外，子层7B的高折射率材料为折射率n＝2.49的TiO2。包围的介质V包括钝化层10(参见图1)和封装件。例如，钝化层能够包括二氧化硅。此外，封装件能够由硅树脂形成。特别地，钝化层和封装件具有相同的折射率，使得两个层形成光学均匀的材料(PRO在此代表“protection，保护”)，所述光学均匀的材料的折射率为n＝1.55。此外，从表格中可见：接触层6和传导层8由ITO形成，其中接触层6具有15nm的厚度，并且传导层8具有95nm的厚度。相反于此，如例如在图5中示出的常规的半导体芯片不具有滤波层。更确切地说，常规的半导体芯片具有唯一的接触层6’，所述接触层与两个层6和8一起相同厚(参见图6的表格)。这引起：在接触层6’中出现比在当前描述的半导体芯片1中更高的吸收损失。
在图7中示出与常规的半导体芯片(参见图5)相比如在此描述的半导体芯片(参见图1)的以％为单位的角度相关的透射T和以％为单位的吸收A的解释图。在此可见：对于角度α，其中0°≤α≤αtot，在如所描述的半导体芯片中的透射T(具有实线的曲线I)相对于常规的半导体芯片的透射T(具有实线的曲线II)升高，其中αtot表示全反射的临界角。在大于临界角αtot的角度α中，在如在此描述的半导体芯片中的吸收A(具有虚线的曲线I)相对于常规的半导体芯片(具有虚线的曲线II)显著减小。角度范围0°≤α≤αtot表示第一角度范围，而αtot<α≤90°表示第二角度范围。需要指出的是，第一角度范围为锥形区域，所述锥形区域的对称轴线形成在图1中示出的主轴线H。全反射αtot的临界角从半导体本体的折射率和周围的介质的折射率中确定，其中由GaN形成的半导体本体具有n＝2.5的折射率，并且周围的介质具有n＝1.55的折射率，从中得到临界角αtot＝arcsin(1.55/2.5)＝38.3°。
需要注意的是：用于T和A的值是计算出的、并非测量出的值，其中计算基于在图4和6的表格中说明的值。
根据图8，尤其应说明滤波层7的、至少一个开口9的和传导层8的制造。在此放弃示出方法的各个制造步骤。在制造滤波层7时，将所述滤波层施加到接触层6上，其中滤波层7的朝向主面3的表面与接触层6直接接触地构成。随后，将滤波层7结构化，使得所述滤波层具有至少一个开口9，所述开口从滤波层7的背离主面3的表面延伸至滤波层7的朝向主面3的表面。因此，在该实施方式中，滤波层7在其制造之后才结构化。例如，开口9能够通过刻蚀制造。随后，将传导层8施加到滤波层7上，其中传导层8施加到滤波层7上，使得传导层8的朝向主面3的表面与滤波层7直接接触。特别地，在制造传导层8时，用传导层8的材料填充开口9。由于填充的开口9，随后构成连接元件，所述连接元件将传导层8与接触层6连接。连接元件在此能够设置在开口9之内，使得所述连接元件不伸出开口9。
图9示出用于构成滤波层7和传导层8的另一可行性。在此，滤波层7不像在图8中描述的实施例中那样后续地结构化，而是已经结构化地施加。在此，在接触层6上构成掩模(未示出)，所述掩模在如下区域中覆盖接触层6，在所述区域中随后应形成至少一个开口9。滤波层7沉积为，使得所述滤波层设置在掩模和接触层6的未覆盖的区域上。随后，在滤波层7上沉积传导层8、尤其整面地沉积。在此，滤波层7和传导层8能够借助于蒸镀和/或溅射产生。在剥离掩模时，这尤其通过所谓的剥离工艺进行，在此形成至少一个开口9。在底部处，至少一个开口9由接触层6限界，而所述开口在环周侧通过传导层8限界。在当前的实施例中，还将钝化层10沉积在传导层8上，使得所述钝化层也设置在至少一个开口9中。
本发明并不局限于根据实施例进行的描述。更确切地说，本发明包括任意新的特征以及特征的任意组合，即使这些特征或这些组合本身没有明确地说明的情况下也同样如此。
本申请要求德国专利申请102016101612.8的优先权，其公开内容通过参考并入本文。
附图标记列表
1、1’ 光电子半导体芯片
2、2’ 半导体本体
3 主面
4 侧面
5 有源区
6、6’ 接触层
7 滤波层
7A 滤波层的第一子层
7B 滤波层的第二子层
8 传导层
8a 传导层的边缘
9、9a、9b 开口
10、10’ 钝化层
11 第一接触元件
12 第一半导体区域
13、13’ 第二接触元件
14 第二半导体区域
15、15’ 连接层
16 承载件、生长衬底
17 台面形的区域
18 方形的区域
19 表面
a1、a2、a3 间距
b 直径
d1 接触层的厚度
d2 传导层的厚度
d3 滤波层的厚度
T 透射
A 吸收
H 主轴线
S 辐射
V 周围的介质

Claims (19)

1.一种光电子半导体芯片(1)，所述光电子半导体芯片包括：
-半导体本体(2)，所述半导体本体具有主面(3)和至少一个侧面(4)，所述侧面横向于所述主面(3)设置，其中所述半导体本体(2)具有用于产生电磁辐射(S)的有源区(5)，并且在运行时所产生的辐射(S)的一部分穿过所述半导体本体(2)的所述主面(3)射出；
-接触层(6)，所述接触层设置在所述半导体本体(2)的所述主面(3)上，并且包含导电材料；
-滤波层(7)，所述滤波层设置在所述接触层(6)上，并且包含介电材料；
-传导层(8)，所述传导层设置在所述滤波层(7)上，并且包含导电材料，其中
-所述传导层(8)的厚度(d2)大于所述接触层(6)的厚度(d1)，
-所述接触层(6)和所述传导层(8)具有透明导电氧化物，和
-所述滤波层(7)多层地构成，并且具有至少两个折射率(n)不同的子层(7A，7B)。
2.根据权利要求1所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述滤波层(7)具有至少一个开口(9)。
3.根据权利要求2所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述接触层(6)和所述传导层(8)在所述开口(9)的区域中接触。
4.根据权利要求2所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述滤波层(7)具有多个开口(9)，并且与所述主面(3)的边缘直接相邻的开口(9a)和所述主面(3)的边缘之间的间距(a1)小于与第一接触元件(11)直接相邻的开口(9b)和所述第一接触元件(11)之间的间距(a2)。
5.根据权利要求1或2所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述滤波层(7)具有滤波特性，所述滤波特性特征在于，以在第一角度范围之内的角度(α)射到所述滤波层(7)上的辐射(S)主要是透射的，而以在第二角度范围之内的角度(α)射到所述滤波层(7)上的辐射(S)主要是反射的。
6.根据权利要求1或2所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述滤波层(7)直接邻接于所述接触层(6)和所述传导层(8)。
7.根据权利要求1或2所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述滤波层(7)包括由交替的具有较高折射率的子层(7B)和具有较低折射率的子层(7A)构成的层序列，其中所述具有较高折射率的子层(7B)具有比所述具有较低折射率的子层(7A)更小的厚度。
8.根据权利要求1或2所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述滤波层(7)由唯一的层构成，并且所述滤波层(7)的介电材料的折射率大于或等于包围所述滤波层的介质(V)的折射率。
9.根据权利要求1或2所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述滤波层(7)至少部分地设置在所述侧面(4)上。
10.根据权利要求1或2所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述接触层(6)和/或所述传导层(8)由透明导电氧化物构成。
11.根据权利要求1或2所述的光电子半导体芯片(1)，所述光电子半导体芯片包括：
-第一接触元件(11)，所述第一接触元件包含导电材料，并且设置在所述传导层(8)上，其中所述第一接触元件(11)形成所述半导体本体(2)的具有第一传导类型的第一半导体区域(12)的电端子，和
-第二接触元件(13)，所述第二接触元件包含导电材料，并且设置在所述半导体本体(2)的具有第二传导类型的第二半导体区域(14)上，其中所述第二接触元件(13)形成所述第二半导体区域(14)的电端子。
12.根据权利要求11所述的光电子半导体芯片(1)，
其中在所述第二接触元件(13)和所述第二半导体区域(14)之间设置有所述滤波层(7)的一部分。
13.根据权利要求11所述的光电子半导体芯片(1)，所述光电子半导体芯片具有导电的连接层(15)，所述连接层设置在所述第二接触元件(13)和所述第二半导体区域(14)之间。
14.根据权利要求13所述的光电子半导体芯片(1)，
其中所述连接层(15)设置在所述第二接触元件(13)和所述滤波层(7)之间。
15.一种用于制造光电子半导体芯片(1)的方法，所述方法具有如下步骤：
-提供具有主面(3)的半导体本体(2)，
-将接触层(6)施加到所述主面(3)上，其中所述接触层(6)由导电材料形成，
-将滤波层(7)施加到所述接触层(6)上，其中所述滤波层(7)由介电材料形成，
-将传导层(8)施加到所述滤波层(7)上，其中所述传导层(8)由导电材料形成，其中
-所述传导层(8)的厚度(d2)大于所述接触层(6)的厚度(d1)，
-所述接触层(6)和所述传导层(8)具有透明导电氧化物，并且其中
-所述滤波层(7)多层地构成，并且具有至少两个折射率(n)不同的子层(7A，7B)。
16.根据权利要求15所述的方法，
其中将通过结构化产生所述传导层(8)和连接层(15)的层施加到所述半导体本体(2)上。
17.根据权利要求15或16所述的方法，
其中无中断地在所述接触层(6)上构成所述滤波层(7)，并且随后在所述滤波层(7)中产生至少一个开口(9)。
18.根据权利要求15或16所述的方法，
其中在所述接触层(6)上构成掩模，所述掩模在如下区域中覆盖所述接触层(6)，在所述区域中应当在所述滤波层(7)中形成开口(9)，其中沉积所述滤波层(7)，使得所述滤波层设置在所述掩模上并且设置在所述接触层(6)的未由所述掩模覆盖的区域中。
19.根据权利要求15或16所述的方法，
其中制造根据权利要求1至14中任一项所述的光电子半导体芯片(1)。
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