CN116686104A - 光电子半导体器件，光电子设备以及用于制造光电子半导体器件和/或光电子设备的方法 - Google Patents

光电子半导体器件，光电子设备以及用于制造光电子半导体器件和/或光电子设备的方法 Download PDF

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Abstract

提出一种光电子半导体器件(1)，包括：‑承载件(2)，所述承载件具有承载元件(3)和第一和第二接触结构(4、5)，‑光电子半导体芯片(12)，所述光电子半导体芯片设置在承载件(2)上并且与第一和第二接触结构(4、5)导电地连接，‑壳体(6)，所述壳体形状配合地与承载件(2)连接并且具有腔室(7)，所述腔室侧向地通过壳体(6)的起反射作用的壳体壁(8)限界并且设置在承载件(2)的第一主面(2A)的侧上，其中壳体壁(8)的壁厚度(d)处于一位数至两位数的微米范围内。此外，提出一种光电子设备(21)和一种用于制造至少光电子半导体器件(1)和/或至少光电子设备(21)的方法。

Description

光电子半导体器件，光电子设备以及用于制造光电子半导体 器件和/或光电子设备的方法
技术领域
提出一种光电子半导体器件、一种光电子设备和一种用于制造至少一个光电子半导体器件和/或至少一个光电子设备的方法。例如，光电子半导体器件或光电子设备是微型LED构件或是微型LED设备，所述微型LED构件/微型LED设备的尺寸和发光宽度处于微米范围内。
本申请要求德国专利申请10 2021 100 546.9的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
背景技术
微型LED例如应用在平板显示屏中并且在其中形成各个图像元素(像素)。已知的是，微型LED装置整体地在批量方法中制造，其中半导体层序列基于氮化镓外延地在由蓝宝石或硅构成的适合的衬底上形成。在此，不将各个发光二极管分离，而是作为显示器矩阵保留。然而，在应用、诸如例如指示灯进一步微型化的情况下，存在对加壳的微型LED的需求，所述微型LED可以构造为单个组件，以便由此使应用可缩放。常见的LED构件或加壳的LED芯片迄今具有在毫米范围内的构件大小。
发明内容
当前，要实现的目的在于，提出一种具有减小的构件大小的光电子半导体器件。另一要实现的目的在于，提出一种具有减小的构件大小的光电子设备。此外，要实现的目的在于，提出一种用于制造具有减小的构件大小的光电子半导体器件和/或光电子设备的方法。
所述目的此外通过具有独立权利要求的特征的光电子半导体器件、光电子设备和方法来实现。
根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，所述光电子半导体器件包括承载件，所述承载件具有承载元件和第一和第二接触结构。此外，光电子半导体器件包括光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片设置在承载件上并且与第一和第二接触结构导电地连接。可行的是，光电子半导体器件具有至少两个光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片分别与第一和/或第二接触结构导电地连接。此外，光电子半导体器件包括壳体，所述壳体与承载件形状配合地连接并且具有腔室，所述腔室侧向地通过壳体的起反射作用的壳体壁限界并且设置在承载件的第一主面的侧上，其中壳体壁的壁厚度处于一位数至两位数的微米范围内。
在此，将“形状配合的”连接理解为，壳体在到承载件的过渡部处的形状匹配于承载件的形状。壁厚度表示沿平行于起反射作用的壳体壁的表面法线的方向的最大扩展。
此外，壳体可以与承载件材料配合地连接。在此，将“材料配合的”连接理解为，壳体和承载件通过原子连接或分子连接而彼此连接。这种类型的连接仅可通过破坏原子连接或分子连接来松开。
根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，壳体壁的壁厚度为最大10μm。此外，壳体壁的沿着第一横向方向给出的第一外直径例如可以为50μm。此外，沿着第二横向方向给出的第二外直径可以对应于第一外直径并且例如可以为50μm。第二横向方向可以垂直于第一横向方向伸展。此外，壳体壁的沿着垂直于第一和第二横向方向伸展的竖直方向确定的高度例如可以为10μm。
根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，壳体具有在一位数至两位数的微米范围内的高度。例如，壳体的高度可以在5μm和50μm之间或在10μm和20μm之间。
光电子半导体器件优选是发射辐射的器件，所述发射辐射的器件设为用于发射电磁辐射。在此，将表述“电磁辐射”尤其理解为红外的、可见的和/或紫外的电磁辐射。在运行中，辐射的至少一部分在光电子半导体器件的前侧上发射。例如，前侧沿竖直方向设置在承载件的第一主面下游。特别优选地，光电子半导体器件是微型LED构件。半导体芯片在此可以具有沿着横向方向给出的第一横向扩展，所述第一横向扩展例如在5μm和20μm之间，尤其大约为10μm。此外，沿着第二横向方向给出的第二横向扩展可以与第一横向扩展同样大并且例如在5μm和20μm之间，尤其大约为10μm。此外，光电子半导体芯片的高度例如可以为2μm。
根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，光电子半导体芯片在光电子半导体器件的俯视图中设置在壳体壁之内。例如，半导体芯片在光电子半导体器件的俯视图中设置在腔室的中部。
根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，光电子半导体芯片设置在承载件的与第一主面相对置的第二主面上。替选地，光电子半导体芯片可以设置在承载件的第一主面上。在此，光电子半导体芯片可以设置在壳体的腔室中并且侧向地由起反射作用的壳体壁环绕。
承载件可以嵌入到壳体中，使得壳体的一部件位于承载件的第一主面和第二主面上。承载件的嵌入可以在壳体的不同的竖直位置处进行。
替选地，壳体可以设置在承载件上并且在此例如位于承载件的第一主面上。尤其，在此壳体由起反射作用的壳体壁构成。
借助于起反射作用的壳体壁可行的是，将由半导体芯片发射的、射到壳体壁上的辐射的大部分反射，使得被反射的辐射的至少一部分可以从光电子半导体器件中耦合输出。起反射作用的壳体壁有利地确保，避免不期望的体积辐射并且可实现朗伯特辐射。此外，当产生的辐射具有不同的色彩分量时，起反射作用的壳体壁可实现均匀的色彩混合。
根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，承载件具有平坦的形状。这意味着，一方面，其高度相对于其横向扩展明显更小，并且另一方面，承载件基本上、也就是说在常见的制造公差的范围内不具有曲率。承载件可以具有大约30μm的高度。
承载件或承载元件可以是辐射可穿透的，其中承载件或承载元件尤其关于由半导体芯片产生的辐射是辐射可穿透的。这可实现在壳体中或在壳体的腔室中的更好的辐射分布。对于承载元件适合的材料例如是玻璃或塑料。陶瓷材料也考虑用于承载元件。承载元件可以是薄膜。
根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片包括具有不同导电性的第一和第二半导体区域的半导体层序列和设置在第一和第二半导体区域之间的有源区。此外，半导体芯片可以具有承载衬底，所述承载衬底例如是生长衬底并且半导体层序列在所述承载衬底上设置或外延地沉积。承载衬底或生长衬底包括蓝宝石、SiC和/或GaN或者优选地由蓝宝石、SiC和/或GaN构成。蓝宝石衬底对于短波的可见辐射、尤其在蓝色至绿色范围内的辐射是透明的。优选地，光电子半导体芯片是无衬底的半导体芯片。
对于半导体层序列优选地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”在该上下文中表示，半导体层序列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，所述材料不一定强制性地具有根据上式的数学上精确的组成。更确切地说，所述材料可以具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分，所述附加的组成部分基本上不改变AlnGamIn1-n-mN材料的表征性的物理特性。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)，即使这些组成部分可以部分地由少量其他物质替代。
尤其，半导体芯片是体积发射器，所述体积发射器将所产生的辐射基本上各向同性地发出。例如，半导体芯片在其侧面上发射所产生的辐射的大约30％。沿竖直方向放射的份额在此与半导体芯片的接触部的类型相关。
根据至少一个实施方式，光电子半导体器件具有转换机构，借助所述转换机构可行的是，将由半导体芯片产生的辐射的一部分转换为不同的、例如更大的波长的辐射。例如，转换机构可以是量子点(英语quantum dot，QD)。转换机构例如设置在腔室中。
此外，光电子半导体器件可以具有光学元件，所述光学元件例如是具有高的折射率的元件。光学元件的折射率例如比空气的折射率更高。光学元件可以包含以下材料中的至少一种材料或由以下材料中的至少一种材料构成：玻璃、塑料。光学元件例如设为用于改善辐射耦合输出或将由半导体芯片发射的辐射以期望的方式成形。光学元件可以是玻璃纤维或透镜。例如，光学元件设置在腔室中。
根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，壳体具有壳体本体和反射层，所述反射层设置在壳体本体上。例如，反射层设置在壳体本体的侧面上，所述侧面对壳体本体在环周侧限界。此外，反射层可以设置在壳体本体的第一主面上，所述第一主面位于壳体本体的背离承载件的侧上。
对于壳体本体考虑塑料材料，诸如例如硅树脂、环氧化物或环氧树脂。此外，壳体本体可以由旋涂玻璃(SOG)形成。例如，壳体本体是光刻结构化的体部。也就是说，壳体本体借助于壳体本体材料的层或层序列通过光刻的结构化来制造。
根据至少一个实施方式，反射层包含金属层或由金属层构成。金属层可以施加、例如溅镀到壳体本体上。对于金属层适合的是以下材料中的至少一种材料：Au、Ag、Al，其中由半导体芯片发射的辐射的波长对于材料的选择是决定性的。例如，对于发射蓝光的半导体芯片，包含Ag或由Ag构成的金属层是适合的。反射层的厚度可以在10nm和50nm之间。
此外，光电子半导体器件具有钝化层，所述钝化层设置在反射层上。钝化层例如设为用于将反射层电绝缘。钝化层例如可以包含SiO2或聚对二甲苯或者由所述材料中的一种材料构成。钝化层可以是ALD(原子层沉积)层，也就是说是通过原子层沉积产生的层。此外，钝化层可以满足光学功能并且例如提高在壳体壁处的反射。
根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，第一接触结构具有设置在承载件的第一侧边缘上的第一接触区域，并且第二接触结构具有设置在承载件的第二侧边缘上的第二接触区域，其中光电子半导体器件可借助于第一和第二接触区域从外部电连接。例如，光电子半导体器件可借助于第一和第二接触区域表面安装。第一和第二接触区域可以分别矩形地构成。第二侧边缘可以与第一侧边缘相对置地设置。
在光电子半导体器件的一个有利的设计方案中，承载件横向地伸出于壳体，使得第一和第二接触区域至少部分地是未被壳体覆盖的。
根据至少一个实施方式，第一接触结构具有第一印制导线，所述第一印制导线从第一接触区域延伸至半导体芯片并且与半导体芯片的第一端子区域导电地连接。第一端子区域与半导体芯片的第一半导体区域导电地连接。例如，第一半导体区域是p型传导的区域，第一端子区域是半导体芯片的p侧的电端子并且第一接触结构是半导体器件的p侧的电端子。此外，第二接触结构可以具有第二印制导线，所述第二印制导线从第二接触区域延伸至半导体芯片并且与半导体芯片的第二端子区域导电地连接。第二端子区域与半导体芯片的第二半导体区域导电地连接。第二半导体区域可以是n型传导区域，第二端子区域可以是半导体芯片的n侧的电端子，并且第二接触结构可以是半导体器件的n侧的电端子。例如，第一和/或第二印制导线用作为用于光电子半导体芯片的安装区域。
第一和第二接触结构分别由导电材料形成，例如由金属或金属化合物或由透明导电氧化物(TCO)形成。
根据至少一个实施方式，壳体设置在承载件上，并且光电子半导体芯片和第一和第二接触结构设置在承载元件的背离壳体的侧上。尤其，在此壳体由起反射作用的壳体壁构成。
替选地，承载件可以嵌入到壳体中，使得壳体的一部分位于承载件的第一主面和第二主面上。
根据至少一个实施方式，壳体具有至少一个锚固元件，所述锚固元件设置在承载件的留空部中。尤其，锚固元件与壳体一件式地构成。锚固元件确保在壳体和承载件之间的更稳定的机械连接。
根据光电子设备的至少一个实施方式，所述光电子设备包括上述类型的至少两个光电子半导体器件，其中两个彼此邻接的光电子半导体器件的壳体一件式地构成。例如，光电子设备包括三个光电子半导体器件，所述光电子半导体器件的半导体芯片发射不同波长的辐射，例如红光、绿光和蓝光。因此，光电子设备可以是RGB单元。
下面所描述的方法适合于制造上述类型的一个光电子半导体器件或多个光电子半导体器件或者适合于制造上述类型的一个光电子设备或多个光电子设备。因此，结合半导体器件或设备所描述的特征也可以用于所述方法并且反之亦然。
根据用于制造上述类型的至少一个光电子半导体器件和/或至少一个光电子设备的方法的至少一个实施方式，所述方法包括以下步骤：
-提供初始承载件，所述初始承载件具有承载件或多个承载件的复合件，
-将至少一个光电子半导体芯片分别设置在承载件上并且与承载件的第一和第二接触结构导电地连接，
-通过以下方式产生一个或多个壳体：
-由壳体本体材料的至少一个层构成壳体本体的至少一部分或分别构成多个壳体本体的至少一部分，其中所述至少一个层形状配合地施加到初始承载件的第一主面上并且分别构成为具有用于光电子半导体器件的一个腔室或分别具有用于光电子设备的多个腔室，以及
-在一个或多个壳体本体上产生反射层，使得一个或多个腔室侧向地分别通过起反射作用的壳体壁限界，所述壳体壁的壁厚度处于一位数至两位数的微米范围内。
优选地，以给出的顺序执行所述方法步骤。这尤其意味着，在将半导体芯片安装在承载件上之后制造壳体。
例如，可以将光电子半导体芯片借助于传递压力设置在承载件上。
根据至少一个实施方式，在制造一个或多个壳体本体时，将壳体本体材料的至少一个另外的层形状配合地施加到初始承载件的第二主面上。在此，壳体本体材料的所述至少一个另外的层可以在其背离初始承载件的侧上设有反射层。
承载件可以在初始承载件中行状地设置。
初始承载件可以连续地，也就是说基本上没有中断地构成。替选地，初始承载件可以具有中断部，其中例如承载件通过初始承载件中的间隙彼此间隔开。尤其，每行的承载件通过间隙彼此间隔开。此外，各两个相邻行的承载件通过一行分离结构彼此连接，其中每行分离结构同样通过间隙彼此间隔开。在分割承载件复合件时，将分离结构至少部分地分开。初始承载件的该实施方式尤其适合于制造光电子设备。
此外，承载件可以分别具有留空部，所述留空部设为用于容纳壳体的锚固元件。
根据至少一个实施方式，将光电子半导体芯片固定在第一接触结构的第一印制导线上和/或固定在第二接触结构的第二印制导线上。此外，第一印制导线可以与第一端子区域导电地连接，并且第二印制导线可以与半导体芯片的第二端子区域导电地连接。
根据至少一个实施方式，在制造一个或多个壳体本体时，将壳体本体材料离心涂镀到初始承载件的第一主面上。在此，例如旋涂玻璃(SOG)适合作为壳体本体材料。
可以借助于光刻法产生壳体本体材料的至少一个层中的一个或多个腔室。在此，可以将可光刻结构化的掩膜层、例如光刻胶层施加到壳体本体材料的至少一个层上、曝光和显影。借助于掩膜层可以将壳体本体材料的至少一个层结构化，这例如借助于干蚀刻进行，接着，可以移除掩膜层。
根据至少一个实施方式，将反射层分别施加在壳体本体的侧面上，所述侧面对壳体本体在环周侧限界。此外，反射层分别可以设置在壳体本体的第一主面上，所述第一主面位于壳体本体的背离承载件的侧上。例如，将反射层，例如当其由金属层构成时，溅镀到壳体本体上。为了分别避免壳体本体的对腔室限界的内面由反射层覆盖，腔室可以用例如可光刻结构化的填充材料、例如光刻胶填充，所述填充材料在制造反射层之后移除。
光电子半导体器件或光电子设备特别适合于尾灯单元或指示灯，诸如例如状态指示。
附图说明
其他优点、有利的实施方式和改进方案从下面结合附图所描述的实施例中得出。
附图示出：
图1示出光电子半导体器件的第一实施例的示意横截面视图；
图2A示出光电子半导体器件的第二实施例的示意立体视图；以及图2B示出由根据第二实施例的光电子半导体器件和连接承载件构成的装置的一个实施例的示意横截面视图；
图3示出光电子设备的一个实施例的示意立体视图；
图4至11示出根据第一实施例的方法的方法步骤的示意图，其中图4B、7B和11示出可能的变型形式；
图4至12示出根据第二实施例的方法的方法步骤的示意图，其中图4B、7B和11示出可能的变型形式。
在实施例和附图中，相同的、相同类型的或起相同作用的元件分别设有相同的附图标记。示出的元件及其相互间的大小关系不一定视为是符合比例的；更确切地说，为了更好的可视性和/或为了更好的理解可以夸大地示出个别元件。
具体实施方式
在图1中示出光电子半导体器件1的第一实施例。光电子半导体器件1是发射辐射的器件，所述器件设为用于发射电磁辐射。将表述“电磁辐射”在本文中尤其理解为红外的、可见的和/或紫外的电磁辐射。在运行中，辐射S的至少一部分、尤其辐射S的大部分在光电子半导体器件1的前侧1A上发射(参照图2B)。
光电子半导体器件1包括承载件2，所述承载件设置在半导体器件1的与前侧1A相对置的后侧1B上。承载件2具有承载元件3以及第一接触结构4和第二接触结构5。此外，光电子半导体器件1包括光电子半导体芯片12，所述光电子半导体芯片设置在承载件2上并且与第一和第二接触结构4、5导电地连接。
此外，光电子半导体器件1包括壳体6，所述壳体具有腔室7，所述腔室侧向地、也就是说沿横向方向L1、L2(参加图2A)通过壳体6的起反射作用的壳体壁8限界并且设置在承载件2的第一主面2A的侧上。
在第一实施例中，壳体6由起反射作用的壳体壁8构成。壳体6或起反射作用的壳体壁8具有壳体本体9和反射层10，所述反射层设置在壳体本体9上。反射层10设置在壳体本体9的侧面9C上，所述侧面对壳体本体9在环周侧限界。此外，反射层10设置在壳体本体9的第一主面9A上，所述第一主面位于壳体本体9的背离承载件2的侧上。
对于壳体本体9考虑塑料材料，诸如例如硅树脂、环氧化物或环氧树脂。此外，壳体本体9可以由旋涂玻璃(SOG)形成。例如，壳体本体9是光刻结构化的体部。也就是说，壳体本体9借助于壳体本体材料的层或层序列通过光刻的结构化来制造。在此，壳体6或壳体本体9与承载件2材料配合地连接。将“材料配合的”连接理解为，壳体6或壳体本体9和承载件2通过原子连接或分子连接而彼此连接。
反射层10可以包含金属层或由金属层构成。反射层10的厚度可以在10nm和50nm之间。对于金属层适合的是以下材料中的至少一种材料：Au、Ag、Al，其中由半导体芯片12发射的辐射S的波长对于材料的选择是决定性的(参加图2B)。例如，对于发射蓝光的半导体芯片12适合的是包含Ag或由Ag构成的金属层。
在壳体壁8上或在反射层10上设置有钝化层11，所述钝化层例如设为用于将反射层10电绝缘。此外，钝化层11可以满足光学功能并且例如提高在壳体壁8处的反射。钝化层11例如可以包含SiO2或聚对二甲苯或者由所述材料中的一种材料构成。钝化层11可以是ALD(atomic layer deposition，原子层沉积)层，也就是说是通过原子层沉积产生的层。
壳体6形状配合地与承载件2连接。在此，将“形状配合的”连接理解为，壳体6在到承载件2的过渡部处的形状匹配于承载件2的形状。在第一实施例中，过渡部位于壳体6的或壳体本体9的第二主面6B、9B和承载件2的第一主面2A之间。
借助于起反射作用的壳体壁8可行的是，反射由半导体芯片12发射的、射到壳体壁8上的辐射的大部分，使得被反射的辐射的至少一部分可以在前侧1A上从光电子半导体器件1中耦合输出。起反射作用的壳体壁8有利地确保，避免不期望的体积辐射并且可实现朗伯特放射。此外，当所产生的辐射具有不同的色彩分量时，起反射作用的壳体壁8可实现均匀的色彩混合。
光电子半导体器件1可以具有转换机构(未示出)，借助所述转换机构可行的是，将由半导体芯片产生的辐射的一部分转换为不同的、例如较大波长的辐射。例如，转换机构可以是量子点(英语：quantum dot，QD)。转换机构例如设置在腔室7中。
光电子半导体芯片12在光电子半导体器件1的前侧1A的俯视图中在壳体壁8之内优选居中地设置。光电子半导体芯片12设置在承载件2的第二主面2B上，所述第二主面位于承载件2的背离起反射作用的壳体壁8的侧上。
光电子半导体芯片12可以具有半导体层序列，所述半导体层序列具有不同传导性的第一和第二半导体区域，并且具有设置在第一和第二半导体区域之间的有源区(未示出)。例如，光电子半导体芯片12是无衬底的半导体芯片，其中其上生长了半导体层序列的生长衬底被剥离或至少被打薄。
对于半导体芯片12的半导体层序列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”在本上下文中表示，半导体层序列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，所述材料不一定强制性地具有根据上式的数学上精确的组成。更确切地说，所述材料可以具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分，所述附加的组成部分基本上不改变AlnGamIn1-n-mN材料的表征性的物理特性。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)，即使这些组成部分可以部分地由少量其他物质替代。
半导体芯片12具有第一端子区域13，所述第一端子区域与半导体芯片12的第一半导体区域导电地连接。此外，半导体芯片12具有第二端子区域14，所述第二端子区域与半导体芯片12的第二半导体区域导电地连接。例如，第一半导体区域是p型传导区域并且第一端子区域13是半导体芯片12的p侧的电端子。此外，第二半导体区域例如是n型传导区域并且第二端子区域14是半导体芯片12的n侧的电端子。
尤其，半导体芯片12是体积发射器，所述体积发射器将产生的辐射S基本上各向同性地发出(参照图2B)。例如，半导体芯片12将所产生的辐射的大约30％在其侧面12C上发射。
第一接触结构4具有第一接触区域4A和第一印制导线4B，所述第一印制导线从第一接触区域4A延伸至半导体芯片12并且与半导体芯片12的第一端子区域13导电地连接。此外，第二接触结构5具有第二接触区域5A和第二印制导线5B，所述第二印制导线从第二接触区域5A延伸至半导体芯片12并且与半导体芯片12的第二端子区域14导电地连接。在此，第二印制导线5B用作为用于光电子半导体芯片12的安装区域。
第一接触区域4A设置在承载件2的第一侧边缘上并且第二接触区域5A设置在承载件2的第二侧边缘上。第一和第二接触区域4A、5A可以分别矩形地构成。借助于第一和第二接触区域4A、5A，半导体器件1可以从外部电连接。光电子半导体器件1还可以借助于第一和第二接触区域4A、5A是可表面安装的。
半导体芯片12可以在侧面12C上由包套部15覆盖，所述包套部尤其由电绝缘材料形成。此外，半导体器件1可以具有绝缘层16，所述绝缘层例如由介电材料构成，所述绝缘层将半导体器件1在背侧1B上尽可能电绝缘。绝缘层16设置在承载件2的第二主面2B上并且覆盖半导体芯片12和印制导线4B、5B。尤其，仅接触区域4A、5A不具有绝缘层16。例如，绝缘层适合于反射辐射的至少一部分，使得所述辐射到达腔室7中。绝缘层16例如可以包含SiO2或聚对二甲苯或者由所述材料中的一种材料构成。
光电子半导体器件1是微型LED构件。壳体壁8的壁厚度d在此处于一位数至两位数的微米范围内。例如，起反射作用的壳体壁8的壁厚度d最大为10μm。壁厚度d表示沿平行于起反射作用的壳体壁8的表面法线的方向的最大扩展。
此外，壳体壁8的沿着第一横向方向L1给出的第一外直径a1例如为50μm。此外，沿着第二横向方向L2给出的第二外直径a2可以对应于第一外直径a1并且例如为50μm(参照图2A)。
此外，沿着垂直于第一和第二横向方向L1、L2伸展的竖直方向V确定的壳体壁8的高度h1或壳体6的高度h例如为10μm。
半导体芯片12具有第一横向扩展l1，所述第一横向扩展例如在5μm和20μm之间，尤其大约为10μm。此外，第二横向扩展l2(未示出)可以与第一横向扩展l1同样大并且例如在5μm和20μm之间，尤其大约为10μm。此外，光电子半导体芯片12的高度h3例如可以为2μm。
承载件2具有平坦的形状。这意味着，一方面，其高度h2相对于其横向扩展l1、l2(l2未示出)明显更小，并且另一方面，承载件2基本上，也就是说在常见的制造公差的范围内，不具有曲率。承载件2可以具有大约30μm的高度h2。
承载元件3尤其关于由半导体芯片12产生的辐射是辐射可穿透的。这可实现在壳体6中或在壳体6的腔室7中的更好的辐射分布。适合于承载元件3的材料例如是玻璃或塑料。承载元件3可以是薄膜。
此外，接触结构4、5的印制导线4B、5B尤其可以由辐射可穿透的材料，诸如例如TCO形成。而对于接触区域4A、5A例如考虑金属或金属化合物，所述金属或金属化合物除了其电导率外，特征也在于对于由半导体芯片12发射的辐射的相对高的反射率。
光电子半导体器件1由于其相对小的构件大小而特别适合于微型LED应用。
结合图2A和2B描述光电子半导体器件1的第二实施例。下面，主要讨论与第一实施例的区别。
承载件2嵌入到壳体6中，使得壳体6的第一部分60A位于第一主面2A上并且壳体6的第二部分60B位于承载件2的第二主面2B上。例如，壳体6的第一部分60A形成起反射作用的壳体壁8。
半导体芯片12设置在壳体6的第二部分60B中。例如，半导体芯片12设置在壳体6的第二部分60B的腔室17中并且在此嵌入到包套部15中，所述包套部同样设置在腔室17中。包套部15可以单独地构成或属于壳体6的第二部分60B。此外，反射层18可以设置在半导体器件1的背侧1B上，其将射中的辐射至少部分地朝向前侧1A反射。反射层18可以包含金属层或由金属层构成。替选地，作为反射层18考虑布拉格镜，也就是说具有交替的折射率的介电层的序列。
承载件2的嵌入可以在壳体6的不同的竖直位置vx上进行。
此外，承载件2横向地平行于第一横向方向L1伸出于壳体6，使得第一和第二接触区域4A、5A至少部分地是未被壳体6覆盖的。
如从图2B中得出，光电子半导体器件1可以在第一接触区域4A上通过第一连接机构19A和在第二接触区域5A上通过第二连接机构19B与连接承载件20导电地连接。第一和第二连接机构19A、19B可以是焊球。
图3示出光电子设备21的一个实施例。
光电子设备21包括三个根据上述实施例中任一实施例的光电子半导体器件1，所述光电子半导体器件沿着第二横向方向L2彼此并排地设置。两个彼此邻接的光电子半导体器件1的壳体6一件式地构成。承载件2设置为，使得半导体器件1的第一接触区域4A位于光电子设备21的第一侧21C上并且第二接触区域5A位于与第一侧21C相对置的第二侧21D上。所述设置方式可实现，每个半导体器件1可以与其他半导体器件无关地电接触。
在每个壳体6中设置有光电子半导体芯片12B、12G、12R，其中半导体芯片12B、12G、12R发射不同波长的辐射。例如，半导体芯片12B发射蓝光，半导体芯片12G发射绿光并且半导体芯片12R发射红光。因此，光电子设备21可以是RGB单元。
光电子设备21具有第一横向扩展l1，所述第一横向扩展例如大约为50μm。此外，光电子设备21具有第二横向扩展l2，所述第二横向扩展例如大约为100μm。最后，光电子设备21的高度h大约为10μm。
光电子设备21由于其相对小的构件大小同样适合于微型LED应用。
结合图4至12描述用于制造上述类型的光电子半导体器件和/或光电子设备的方法的不同的实施例。
图4A示出提供初始承载件24的方法步骤，所述初始承载件具有多个行状设置的承载件2的复合件，其中光电子半导体芯片12分别设置在承载件2上并且导电地与承载件2的第一和第二接触结构4、5连接。尤其，光电子半导体芯片12固定在第一接触结构4的第一印制导线4B上和/或固定在第二接触结构5的第二印制导线5B上，其中半导体芯片12例如借助于传递压力设置到承载件上。此外，第一印制导线4B可以与第一端子区域13导电地连接，并且第二印制导线5B可以与半导体芯片12的第二端子区域14导电地连接(参见图1)。初始承载件24可以连续地，也就是说基本上没有中断地在承载件2之间构成。
如在图4B中所示出，初始承载件24可以替选地具有中断部，其中承载件2通过间隙23彼此间隔开。尤其，每行的承载件2通过间隙23彼此间隔开。此外，承载件2的各两个相邻的行通过一行分离结构22彼此连接，其中每行分离结构22同样通过间隙23彼此间隔开。在分割承载件复合件时，将分离结构22至少部分地分开。初始承载件24的该实施方式尤其适合于制造光电子设备21(参见图3)。
为了产生壳体本体9，在图5中示出的另一步骤中，将壳体本体材料的层25形状配合地施加到初始承载件24的第一主面24A上。例如，将壳体本体材料离心涂镀到第一主面24A上。在此，例如旋涂玻璃(SOG)适合作为壳体本体材料。
为了产生腔室7，将层25在另外的步骤中结构化。例如，将层25光刻地结构化。在此，可以将可光刻结构化的掩膜层26、例如光刻胶层施加到层25上、曝光和显影(参见图6、7B)。借助于掩膜层26，可以将层25结构化(参见图7A)。例如，借助于干蚀刻进行结构化。接着，将掩膜层26移除(参见图8)。
如从图7B中得出，承载件2的至少一部分可以具有留空部28，锚固元件27接合到所述留空部中。尤其，将锚固元件27与所属的壳体本体9或壳体一件式地构成。锚固元件27确保在壳体和承载件2之间的更稳定的机械连接。
为了在壳体本体9上产生反射层10，腔室7可以首先用例如可光刻结构化的填充材料29、例如光刻胶填充，在制造反射层10之后或在制造钝化层11之后移除所述填充材料(参见图9至11)。由此，可以防止壳体本体9的对相应的腔室7限界的内面通过反射层10或钝化层11覆盖。将反射层10施加到壳体本体9的侧面9C上。此外，将反射层10施加到壳体本体9的第一主面9A上。例如，将反射层10，例如当其由金属层构成时，溅镀到壳体本体9上。
将钝化层11例如借助于ALD(atomic layer deposition，原子层沉积)施加到反射层10上(参见图11)。钝化层11例如可以包含SiO2或聚对二甲苯或者由所述材料中的一种材料构成。
为了制造光电子半导体器件或光电子设备，其中承载件2如例如在第二实施例中那样嵌入到壳体6中，使得壳体6的第一部分60A位于承载件2的第一主面2A上并且壳体6的第二部分60B位于承载件2的第二主面2B上，可以继续执行结合图4至11描述的方法。
如在图12中所示出的，在此可以在初始承载件24的第二主面24B上以类似的方式执行结合图5至11所描述的步骤，也就是说例如，壳体材料的另一层可以施加到第二主面24B上，所述第二主面设为用于构成壳体本体9的第二部分还有包套部15。此外，在壳体本体9的第二部分上可以施加另外的反射层18还有另外的钝化层11’。
本发明不通过根据实施例进行的描述而局限于这些实施例。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身并未详尽地在权利要求中或实施例中说明也如此。
附图标记列表
1 光电子半导体器件
1A 前侧
1B 背侧
2 承载件
2A 第一主面
2B 第二主面
3 承载元件
4 第一接触结构
4A 第一接触区域
4B 第一印制导线
5 第二接触结构
5A 第二接触区域
5B 第二印制导线
6 壳体
6B 第二主面
7、17 腔室
8 起反射作用的壳体壁
9 壳体本体
9A 第一主面
9B 第二主面
9C 侧面
10、18 反射层
11、11’ 钝化层
12、12B、12G、12R 光电子半导体芯片
12C 侧面
13 第一端子区域
14 第二端子区域
15 包套部
16 绝缘层
19A 第一连接机构
19B 第二连接机构
20 连接承载件
21 光电子设备
21C 第一侧
21D 第二侧
22 分离结构
23 间隙
24 初始承载件
24A 第一主面
24B 第二主面
25 由壳体本体材料构成的层
26 掩膜层
27 锚固元件
28 留空部
29 填充材料
a1 第一外直径
a2 第二外直径
l1 第一横向扩展
l2 第二横向扩展
d 壁厚度
h、h1、h2、h3 高度
vx 竖直位置
L1 第一横向方向
L2 第二横向方向
S 辐射
V 竖直方向

Claims (13)

1.一种光电子半导体器件(1)，其包括
-承载件(2)，所述承载件具有承载元件(3)和第一和第二接触结构(4、5)，
-光电子半导体芯片(12)，所述光电子半导体芯片设置在所述承载件(2)上并且与所述第一和第二接触结构(4、5)导电地连接，
-壳体(6)，所述壳体形状配合地与所述承载件(2)连接并且具有腔室(7)，所述腔室侧向地通过所述壳体(6)的起反射作用的壳体壁(8)限界并且设置在所述承载件(2)的第一主面(2A)的侧上，其中所述壳体壁(8)的壁厚度(d)处于一位数至两位数的微米范围内，其中
-所述壳体(6)设置在所述承载件(2)上，并且所述光电子半导体芯片(12)和所述第一和第二接触结构(4、5)设置在所述承载元件(3)的背离所述壳体(6)的侧上，或
-所述承载件(2)嵌入到所述壳体(6)中，使得所述壳体(6)的一些部分(60A、60B)位于所述承载件(2)的第一主面(2A)和第二主面(2B)上。
2.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1)，
其中所述壁厚度(d)最大为10μm。
3.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，
其中所述壳体(6)具有在一位数至两位数的微米范围内的高度(h)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，
其中所述光电子半导体芯片(12)在所述光电子半导体器件(1)的俯视图中设置在所述壳体壁(8)之内。
5.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，
其中所述壳体(6)具有壳体本体(9)和反射层(10、18)，所述反射层设置在所述壳体本体(9)上。
6.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1)，
其中所述壳体本体(9)是光刻结构化的体部。
7.根据前两项权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，
其中所述反射层(10、18)包含金属层。
8.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中
所述第一接触结构(4)具有设置在所述承载件(2)的第一侧边缘上的第一接触区域(4A)并且所述第二接触结构(5)具有设置在所述承载件(2)的第二侧边缘上的第二接触区域(5A)，并且其中所述光电子半导体器件(1)能够借助于所述第一和第二接触区域(4A、5A)从外部电连接。
9.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1)，
其中所述承载件(2)横向地伸出于所述壳体(6)，使得所述第一和第二接触区域(4A、5A)是未被所述壳体(6)覆盖的。
10.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，
其中所述壳体(6)具有至少一个锚固元件(27)，所述锚固元件设置在所述承载件(2)的留空部(28)中。
11.一种光电子设备(21)，其具有至少两个根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中两个彼此邻接的光电子半导体器件(1)的壳体(6)一件式地构成。
12.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的至少一个光电子半导体器件(1)和/或至少一个光电子设备(21)的方法，其中以给出的顺序执行方法步骤：
-提供初始承载件(24)，所述初始承载件具有承载件(2)或多个承载件(2)的复合件，
-将至少一个光电子半导体芯片(12)分别设置在承载件(2)上并且与所述承载件(2)的第一和第二接触结构(4、5)导电地连接，
-通过以下方式产生一个或多个壳体：
-由壳体本体材料的至少一个层(25)构成壳体本体(9)的至少一部分或分别构成多个壳体本体(9)的至少一部分，其中所述至少一个层(25)形状配合地施加到所述初始承载件(24)的第一主面(24A)
上并且构成为分别具有用于光电子半导体器件(1)的一个腔室(7)或分别构成用于光电子设备(21)的多个腔室(7)，以及
-在一个或多个壳体本体(9)上产生反射层(10)，使得一个或多个腔室(7)侧向地分别通过起反射作用的壳体壁(8)限界，所述壳体壁的壁厚度(d)处于一位数至两位数的微米范围内。
13.根据上一项权利要求所述的方法，
其中在所述壳体本体材料的所述至少一个层(25)中借助于光刻产生所述一个或多个腔室(7)。
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