CN117999659A - 发光半导体芯片和用于制造发光半导体芯片的方法 - Google Patents

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Abstract

提出一种发光半导体芯片(100)，其具有：带有有源层(10)的半导体层序列(1)，所述有源层设计和配置用于在运行中产生光并且经由光耦合输出面(11)耦合输出；在光耦合输出面上沉积的滤波层(6)；和接触结构(8)，所述接触结构在光耦合输出面上沉积在不具有滤波层的区域中。此外，提出一种用于制造发光半导体芯片(100)的方法。

Description

发光半导体芯片和用于制造发光半导体芯片的方法
技术领域
提出一种发光半导体芯片和一种用于制造发光半导体芯片的方法。
本专利申请要求德国专利申请10 2021 124 146.4的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
背景技术
例如，在投影、传感等领域的应用中，光通常仅能在特定的角度范围内被使用。然而，典型的发光二极管(LED)具有朗伯辐射特性。因此期望的是，改变放射特性，使得光直接背离于构件地仅在期望的角度范围内发射。文献EP 1 887 634A1例如描述一种设备，其中基于向后定向的集中器的单独制成的滤波元件安装在LED芯片上或之上。然而，尤其在受可用的结构空间限制的应用中，更紧凑的实施方案是期望的。基于InAlGaP和/或InAlGaAs的、在红或红外的波长范围内发射的LED通常在芯片表面上还具有接触片，以便将电流分配于整个芯片上。因为在接触片上的向回反射造成显著的损失，所以不能轻易地将影响辐射特性的元件施加在器件表面上。
发明内容
特定的实施方式的至少一个目的是，提出一种发光半导体芯片。特定的实施方式的至少一个另外的目的是，提出一种用于制造发光半导体芯片的方法。
这些目的通过根据独立权利要求的主题和方法实现。所述主题和方法的有利的实施方式和改进方案在从属权利要求中表明并且还从后续的描述和附图中得出。
根据至少一个实施方式，发光半导体芯片具有带有有源层的半导体层序列，所述有源层设计和配置用于在运行中产生光。
根据至少一个另外的实施方式，在用于制造发光半导体芯片的方法中，提供具有有源层的半导体层序列，所述有源层设计和配置用于在发光半导体芯片的运行中产生光。
下文所描述的实施方式和特征同样适用于发光半导体芯片以及适用于用于制造发光半导体芯片的方法。
为了提供半导体层序列，所述半导体层序列可以借助于外延法，例如借助于金属有机气相外延(MOVPE)或分子束外延(MBE)在生长衬底上生长。半导体层序列由此具有半导体层，所述半导体层沿着通过生长方向给出的设置方向上下相叠地设置。垂直于设置方向，半导体层序列的层具有主延伸平面。平行于半导体层的主延伸平面和由此垂直于生长方向的方向在下文中称作为横向方向。
半导体层序列尤其具有两个主表面，所述主表面垂直于生长方向设置。主表面中的一个主表面构成为光耦合输出面，在发光半导体芯片的运行中产生的光经由所述光耦合输出面从半导体层序列中耦合输出。此外，半导体层序列具有与光耦合输出面相对置的后侧面，所述后侧面可以形成半导体层序列的第二主表面。光耦合输出面和后侧面经由侧面彼此连接。
发光半导体芯片可以根据要产生的光具有基于不同半导体材料体系的半导体层序列。对于长波长的、红外的至红色的辐射例如适合的是基于InxGayAl1-x-yAs的半导体层序列，对于红色至黄色的辐射例如适用的是基于InxGayAl1-x-yP的半导体层序列并且对于短波长的可见的、即尤其对于绿色至蓝色的辐射和/或对于UV辐射例如适合的是基于InxGayAl1-x-yN的半导体层序列，其中分别适用0≤x≤1并且0≤y≤1。此外，基于锑化物例如InSb、GaSb、AlSb或其组合的半导体层序列可以适合于长波长的红外辐射。
发光半导体芯片的半导体层序列作为有源层例如可以具有常规的pn结、双异质结构、单量子阱结构(SQW结构)或多量子阱结构(MQW结构)。半导体层序列除了有源层外可以具有其他功能层和功能区域，例如p型掺杂或n型掺杂的载流子运输层、未掺杂的或p型掺杂或n型掺杂的限制层，包覆层或波导层，阻挡层，平坦化层，缓冲层，保护层和/或接触层以及这些构成的组合。此外，从有源层来看，在与光耦合输出面相对置的侧上存在具有一个或多个反射层或层堆叠的镜层，所述反射层或层堆叠将沿与光耦合输出面相反的方向放射的光朝光耦合输出面的方向向回反射。此外，发光半导体芯片可以为了电接触在光耦合输出面和后侧面上分别具有电触点，为了运行发光半导体芯片，电流经由所述电触点可以注入半导体层序列中并由此注入有源层中。
生长衬底可以包括或是绝缘材料或半导体材料，例如上述化合物半导体材料体系。尤其，生长衬底可以包括蓝宝石、GaAs、GaP、GaN、InP、SiC、Si和/或Ge或由这种材料构成。
生长过程尤其可以在晶片复合件中发生。换言之，生长衬底以晶片形式提供，在所述晶片上大面积地生长半导体层序列。
此外，半导体层序列可以在分割之前转移到载体衬底上并且生长衬底可以被打薄，即至少部分地或完全地移除。在载体衬底和半导体层序列之间可以设置反射层，所述反射层可以改进辐射效率。在半导体层序列转移到载体衬底上之前例如可以在半导体层序列上施加反射层，使得半导体层序列连同反射层可以安装在载体衬底上。
半导体层序列，例如在载体衬底上，可以在另一个方法步骤中分割为各个半导体芯片，其中通过分割可以形成半导体芯片的侧面。此外，在半导体层序列中可以构成台面槽沿着所述台面槽在另一方法步骤中可以执行将晶片复合件分割为多个发光半导体芯片。
根据另一个实施方式，发光半导体芯片在光耦合输出面上具有滤波层。特别优选地，滤波层沉积在光耦合输出面上。这尤其可以表示，滤波层不作为单独的元件与发光半导体芯片分开地制造并且随后施加和固定在光耦合输出面上，而是滤波层通过沉积在光耦合输出面上作为发光半导体芯片的组成部分制造。例如，滤波层可以借助沉积法或通过沉积法在光耦合输出面上施加和制造，所述沉积法具有或是物理气相沉积法和/或化学气相沉积法，例如蒸镀、溅射、离子镀、生长。
根据另一个实施方式，滤波层是介电角滤波器。例如，滤波层可以是基于布拉格镜或呈布拉格镜形式的滤波器，所述布拉格镜也可以称作为DBR(“分布式布拉格反射器)并且所述布拉格镜具有折射率不同的至少两个介电层的周期性序列。例如，具有不同折射率的第一层和第二层的多个对可以上下相叠地设置。此外，滤波层也可以具有带有多于两种的不同的层类型的复杂的层序列。尤其，滤波层例如可以具有多个层的序列，所述层的材料和层厚度个体化地设定为，使得滤波层具有期望的角度选择性。层的设置也可以是非周期性的。层可以分别具有一种材料，例如氧化物、氮化物或氮氧化物，例如选自氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、氧化铌、氧化铝、氧化钛和氧化钽中的一种或多种。滤波层的这些层可以分别具有层厚度，尤其光学层厚度，所述层厚度与在有源层中产生的光的波长和分别使用的材料的折射率相关地优选选择为，使得滤波层引起，代替在光耦合输出面处的辐射特性(所述辐射特性尤其可以是朗伯辐射特性)，在滤波层之后存在更强地向前指向的辐射特性。滤波层可以将在半导体层序列中产生的关于表面法线例如在+/-45°或+/-30°或+/-15°或甚至更小的角度范围内的光透射和将在这种角锥体之外的光反射。通过在半导体层序列中的向回反射和在光耦合输出面处的角重新分布于是可以将光在进一步的循环中在目标角度范围内射到滤波层上并且在那透射。
根据另一个实施方式，发光半导体芯片具有电接触结构，所述电接触结构在光耦合输出面上沉积在不具有滤波层的区域中。电接触结构可以在下文中也简单地称作为接触结构。特别优选地，接触结构可以直接施加在半导体层序列上。接触结构可以例如通过蒸镀、溅射或其他沉积法施加在光耦合输出面上并且设置和配置用于电接触和由此在发光半导体芯片的运行中从光耦合输出面起将电流注入半导体层序列中。特别优选地，接触结构可以形成光分配结构，以便实现从光耦合输出面的侧面起到半导体层序列中的尽可能均匀的电流分布。为此，接触结构优选可以具有多个接触片。此外，接触结构可以具有连接区域，可以经由所述连接区域从外部接触接触结构并且将所述接触结构与接触片连接。例如，连接区域可以设计和配置用于通过一个或多个键合线接触。因此，连接区域例如可以是焊盘，一个或多个键合线可以键合到所述焊盘上。
根据另一个实施方式，接触片在背离半导体层序列的侧上由滤波层覆盖。在此情况下，接触结构在滤波层之前沉积在光耦合输出面上，因此所述光耦合输出面在沉积接触结构的时刻不具有滤波层。由于滤波层在接触结构之后施加，所以滤波层可以覆盖接触片，并因此形成用于接触片的保护层。对此替选地，接触片可以在背离半导体层序列的侧上至少部分地不具有滤波层。为此，可以将滤波层至少部分地从接触片移除。
根据另一个实施方式，将接触结构在滤波层之后沉积在光耦合输出面上。为了在此情况下可以将接触结构特别优选直接施加在光耦合输出面上，将滤波层结构化地施加或优选在大面积施加之后结构化，使得滤波层的材料在应当施加接触结构的区域中被移除。
尤其，连接区域在背离半导体层序列的侧上至少部分地不具有滤波层，使得连接区域和由此接触结构为了之前所描述的外部接触是可接近的。
为了结构化地施加层或结构或为了将层在大面积的施加之后结构化，尤其可以使用光刻技术和基于掩模的结构化法，所述结构化法例如可以包含光刻法和/或湿化学和/或干化学蚀刻法和/或剥离工艺和/或光基剥蚀法。
根据另一个实施方式，半导体层序列在光耦合输出面处具有光耦合输出结构。通过例如可以具有规则和/或随机分布的隆起部和/或凹陷部的光耦合输出结构，例如可以避免或至少减少在半导体层序列中的波导效应。光耦合输出结构可以具有尺寸在几百纳米直至几微米的范围内的隆起部和/或凹陷部，所述隆起部和/或凹陷部例如可以通过将光耦合输出面蚀刻来制造。特别优选地，提供具有光耦合输出结构的半导体层序列。所述光耦合输出结构可以附加地具有以下功能，即，将在滤波层处向回反射到半导体芯片中的光散射，从而在一次或多次反射之后在半导体芯片内以期望的角度范围射到滤波层上并且于是被透射。此外，也可以是可行的是，对于在光耦合输出面处的光耦合输出结构附加地或替选地，散射层设置在从有源层关于光耦合输出面观察的在后侧的镜层和光耦合输出面之间的另一个部位处。
根据另一个实施方式，在光耦合输出面上施加平坦化层。特别优选地，将平坦化层直接施加在光耦合输出面上并且尤其施加在光耦合输出结构上。平坦化层例如可以具有氧化物、氮化物或氮氧化物或由其构成。特别优选地，将以下材料用于平坦化层，所述材料是透明的并且具有小于半导体层序列在光耦合输出面处的折射率的折射率。例如，平坦化层具有氧化硅或由其构成。平坦化层优选具有大于光耦合输出结构的高度差的厚度，使得光耦合结构完全被平坦化层覆盖。为了制造平坦化层例如可以使用化学气相沉积，例如借助TEOS(硅酸乙酯)或硅烷，溅镀法或旋涂法，例如借助旋涂玻璃。此外，其他沉积法也是可行的。接着，可以将所施加的材料抛光，例如借助于化学机械抛光法(CMP法)抛光，使得平坦化层的背离半导体层序列的表面是尽可能平坦的。
尤其，滤波层设置在平坦化层上。例如，滤波层可以直接施加在平坦化层上。对此替选地可以，优选直接在平坦化层上施加钝化层，例如具有氮化硅和/或其他氮化物、氧化物和/或氮氧化物或由其构成的钝化层。滤波层可以在此情况下，优选直接施加在钝化层上。此外，替选地或附加地也可以将钝化层，优选非间接施加在滤波层上和或直接施加在半导体层序列上。
在施加滤波层和接触结构之前，将平坦化层或平坦化层和钝化层优选大面积地施加在光耦合输出面上。如果在接触结构之前施加滤波层，则也可以将所述滤波层如之前所描述那样优选大面积地施加。为了可以将接触结构，优选直接施加在光耦合输出面上，将已经在光耦合输出面上施加的层结构化为，使得在这些层中在以下区域中制造开口，在所述区域中应当施加接触结构。因此，开口基本上形成用于要施加的接触结构的连贯的负形。因此，根据已经存在的层例如在平坦化层的开口中或在平坦化层和钝化层的开口中或在平坦化层、滤波层和钝化层的开口中设置接触结构。
施加有接触结构的开口可以关于其横向伸展比接触结构更大，使得接触结构根据已经存在的层例如与平坦化层或与平坦化层和钝化层或与平坦化层、滤波层和钝化层在横向方向上间隔开。因此，在施加接触结构之后在接触结构和在施加接触结构之前已经在光耦合输出面上存在的一个或多个层之间会存在间隙。因此，光耦合输出面可以在接触结构和平坦化层之间或在接触结构和平坦化层以及钝化层之间或在接触结构和平坦化层、滤波层以及钝化层之间的区域中在开口中露出。如果滤波层在接触结构之后施加，则所述滤波层可以在接触结构和平坦化层之间的间隙中直接施加在光耦合输出面上。此外，也可以是可行的是，施加具有等于或大于开口的横向伸展的宽度即较大的横向伸展的接触结构，并因此可以完全地填充开口并且甚至可以在横向方向上伸出所述开口。由此，接触结构可以将通过开口可接近的半导体材料保护免受外部影响，并因此具有钝化功能。此外，由此可以是可行的是，可以减少倾斜地耦合输出的光的份额。
根据另外的实施方式，为了制造发光半导体芯片可以优选执行一个、多个或所有以下方法步骤，所述方法步骤对应于之前所描述的实施方式和特征地可以改进或修改：
-提供在衬底，特别优选载体衬底上提供的半导体层序列，所述半导体层序列例如具有在光耦合输出面上的通过粗糙化蚀刻制造的光耦合输出结构和/或散射层；
-将平坦化层施加和抛光，所述平坦化层优选可以是氧化层，例如通过使用TEOS和CMP由SiO2构成，以将光耦合输出面平坦化；
-通过施加例如由Si3N4构成的钝化层进行台面蚀刻和钝化；
-将平坦化层在要施加的接触结构的区域中敞开，例如借助于湿化学蚀刻；
-施加接触结构，优选连同多个接触片和连接区域；-施加优选角度选择性的滤波层，所述滤波层例如由交替的SiO2和Nb2O5构成的层组成；
-至少在接触结构的连接区域的范围内和优选仅在接触结构的连接区域的范围内将滤波层敞开。
根据另外的实施方式，为了制造发光半导体芯片可以优选执行一个、多个或所有以下方法步骤，所述方法步骤对应于之前所描述的实施方式和特征地可以改进或修改：
-提供在衬底，特别优选载体衬底上提供的半导体层序列，所述半导体层序列特别优选具有在光耦合输出面上的通过粗糙化蚀刻制造的光耦合输出结构；
-将平坦化层施加和抛光，所述平坦化层优选可以是氧化层，例如通过使用TEOS和CMP由SiO2构成，以将光耦合输出面平坦化；
-施加优选角度选择性的滤波层，所述滤波层例如由交替的SiO2和Nb2O5构成的层组成；
-通过施加例如由Si3N4构成的钝化层进行台面蚀刻和钝化；
-在要施加的接触结构的区域中将滤波层和平坦化层敞开，例如借助于干化学蚀刻和/或湿化学蚀刻；
-施加接触结构，优选连同多个接触片和连接区域。
在这里所描述的发光半导体芯片和用于制造发光半导体芯片的方法中，优选角度选择性的元件可以以滤波层的形式为了匹配辐射特性构成为半导体芯片的组成部分。尤其，滤波层可以与接触结构一起集成在光耦合输出面上，使得与现有技术中所描述不同不必将附加的预先制造的影响辐射特性的元件安装在半导体芯片上，这与接触结构共同作用地可能造成问题。由此，在没有附加的光学元件的情况下，即使在光耦合输出面上具有接触结构的发光半导体芯片中定向的发射也是可行的。
附图说明
其他优点、有利的实施方式和改进方案从下文中结合附图所描述的实施例中得出。
附图示出：
图1示出根据一个实施例的用于制造发光半导体芯片的方法的方法步骤的示意图；
图2示出根据另一个实施例的用于制造发光半导体芯片的方法的方法步骤的示意图；
图3A和3E示出根据另一个实施例的用于制造发光半导体芯片的方法的方法步骤的示意图；
图4示出根据另一个实施例的发光半导体芯片的示意图；
图5A和5E示出根据另一个实施例的用于制造发光半导体芯片的方法的方法步骤的示意图；以及
图6A至7B示出根据其他实施例的用于制造发光半导体芯片的方法的方法步骤的示意图。
具体实施方式
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可以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应视为合乎比例的，更确切地说为了更好的可示出性和/或为了更好的理解夸大地示出个别元件，例如层、构件、器件和区域。
在附图中示出不同实施例，借助于这些实施例阐述用于制造发光半导体芯片100的方法的方法步骤和发光半导体芯片，所述发光半导体芯片具有滤波层和在光耦合输出面上的接触结构。
在第一方法步骤中，如在图1中所示出，提供半导体层序列1，所述半导体层序列具有有源层10，所述有源层设计和配置用于在运行中产生光。在运行中产生的光可以经由光耦合输出面11耦合输出。半导体层序列1可以特别优选借助于外延法例如MOVPE在生长衬底上生长。纯示例性地，制成的发光半导体芯片可以是发射红光或红外光的半导体芯片，所述半导体芯片在化合物半导体材料体系中基于InAlGaAs或InAlGaP。对此替选地，发光半导体芯片也可以基于其他半导体材料和/或设计和配置用于产生具有不同波长的光，如在概述部分中所描述。半导体层序列1的半导体层的设置方向，即生长方向，在示出的示图中对应于平行于竖直方向的方向。垂直于生长方向的方向，在示出的示图中即水平方向，在下文中称作为横向方向。
制造和由此提供半导体层序列1以及下文所描述的方法步骤优选在晶片复合件中实现，所述晶片复合件在图1以及在随后的附图中以断面示出。生长衬底为此以晶片形式提供，在所述晶片上大面积地生长半导体层序列1。在执行下面所描述的方法步骤之后，可以将晶片复合件分割为各个发光半导体芯片。因此，在附图中标明分割线99，在所述分割线处执行例如通过锯割和/或蚀刻和/或激光分离的这种分割。
纯示例性地，在结合附图所描述的方法步骤中制造所谓的薄膜半导体芯片，其中在生长之后将半导体层序列1转移到载体衬底2并且至少打薄生长衬底，在本实施例中移除生长衬底，使得如在图1中所示出，与载体衬底2相对置的光耦合输出面通过半导体层序列1的表面形成。在光耦合输出面中，例如通过粗糙化蚀刻，构成光耦合输出结构12，如在概述部分中所描述。
载体衬底2设置在半导体层序列的与光耦合输出面11相对置的主表面上，所述主表面形成半导体层序列的后侧面13，并且例如可以具有硅或由其构成。其他材料也是可行的，其中载体衬底2优选是导电的，使得如在图3E和6B中所示出，从后侧面13起经由在载体衬底2的背离半导体层序列1的侧上的接触层9可以电接触半导体层序列1。为了安装在载体基板2上，例如可以使用焊料层20。
对于发光半导体芯片的高效率，需要在半导体层序列1的与光耦合输出面11相对置的后侧上的高的反射率，尤其对于相对表面法线以大角度射到的光而言如此。对此例如适合于介电镜和金属镜的组合。因此，在半导体层序列的后侧面处存在具有过孔4的反射层3，半导体层序列1借助于所述反射层经由焊料层20安装在载体衬底2上。反射层3在半导体层序列1上在转移到载体衬底2上之前被施加并且具有布拉格镜31，所述布拉格镜大面积地施加在后侧面13上并且所述布拉格镜具有对于在半导体层序列1中在运行中产生的光的高反射率。对于红光或红外光，例如具有带有由二氧化硅和由五氧化二铌(Niobpentoxid)构成的层的多个层对的层序列可以是有利的。在布拉格镜31的背离半导体层序列1的侧上施加金属镜层32，所述金属镜层例如可以具有银和/或金或由银和/或金构成。作为增附剂，在布拉格镜31和金属镜层32之间设置有增附剂层33，所述增附剂层例如具有氧化铝或由氧化铝构成，所述增附剂层优选借助于原子层沉积施加。由此也可以实现对湿气的高密封性。
布拉格镜31和增附剂层33是结构化的并且具有开口，金属镜层32通过所述开口伸出。由此形成到半导体层序列1的后侧面13的过孔4。在过孔4上局部地设置有由透明导电氧化物例如氧化铟锡构成的接触层40，所述接触层建立与半导体层序列1的后侧面13的电连接。过孔4典型地沿横向方向具有几微米，例如5μm的尺寸，而接触层40可以具有10μm或更多，例如25μm的较大尺寸。如在图1中可看到的那样，从半导体层序列1来观察在接触层40之间和在接触层40之上施加布拉格镜31。
在金属镜层32的背离半导体层序列1的侧上设置有具有一个或多个保护层的层序列34，所述保护层是导电的并且所述保护层保护在示出的示图中位于上方的层。因此，如在图1中所标明，金属镜层32可以从位于分割线99的区域中的以后的芯片边缘沿横向方向缩回，并因此从半导体层序列1来观察完全地借助层序列34覆盖，并由此封装。这在将对氧气和/或湿气敏感的材料例如银用于金属镜层32时是有利的。在不敏感的金属镜层32例如由金构成的金属镜层的情况下，也可行的可以是，金属镜层32伸展至芯片边缘。
例如，从金属镜层32起朝载体衬底2的方向观察，层序列34也还可以具有一个或多个保护层，所述保护层可以用作为对于在其上设置的反射层的保护。
具有过孔4的反射层3选择为，使得在半导体层序列1的后侧面13上可以实现尽可能大的反射率并且同时可以实现尽可能好的电连接。然而，所描述的层和结构仅应理解为优选的实施例，而不应理解为是限制性的。
下面的方法步骤纯示例性地借助在图1中示出的结构描述。出于概览性，所有之前描述的层和结构不再设有附图标记。
如在图2中所示出，在光耦合输出面11上大面积地施加平坦化层5。尤其，平坦化层5，如在图2中所示出，可以直接施加在光耦合输出面11上和从而直接施加在光耦合输出结构12上。平坦化层5例如可以具有氧化物、氮化物或氮氧化物或由其构成。特别优选地，将以下材料用于平坦化层5，所述材料是透明的并且具有的折射率小于半导体层序列1在光耦合输出面11处的折射率。在示出的实施例中，平坦化层5具有二氧化硅或优选基于二氧化硅。
平坦化层5例如可以借助于化学气相沉积，例如借助TEOS(硅酸乙酯)或硅烷，借助于溅镀或借助于旋涂，例如旋涂玻璃沉积。为了将平坦化层材料的背离半导体层序列1的表面平坦化，可以使用抛光法例如CMP法，使得代替光耦合输出面11的通过光耦合输出结构12形成的表面结构可以为另外的方法步骤提供尽可能平坦的表面。在需要时，也还可以将平坦化层5烧结。
在平坦化层5上，如在下文中所描述，施加滤波层和接触结构。为此，如结合图3A至3E所阐述，在施加接触结构之前，可以施加滤波层。
如在图3A中所示出，滤波层6可以优选直接和更优选大面积地和未结构化地，沉积在平坦化层5上，例如通过蒸镀、溅射或离子镀。特别优选地，滤波层6可以是基于布拉格镜的或呈布拉格镜形式的滤波器，所述滤波器例如具有介电层，所述介电层具有二氧化硅和五氧化二铌或由其构成。此外，其他材料和材料组合也是可行的。尤其，滤波层6可以在层厚度和材料方面匹配于平坦化层5和必要时其他层，例如钝化层。此外，滤波层6可以在其光学特性方面匹配于预定的应用，例如匹配于在其上设置的材料和/或光学元件，例如硅胶透镜。滤波层6的镜设计可以优化，以便减少总厚度，从而减少在覆层和其他在下文中所描述的方法步骤中的工艺时间。此外，滤波层6的镜设计可以优化，以便改进方法和控制机构的稳定性以及减少对偏差的敏感性。
滤波层6的层可以分别具有层厚度，尤其光学层厚度，所述层厚度根据在有源层中产生的光的波长和分别使用的材料的折射率优选地选择为，使得滤波层6引起，代替在光耦合输出面11处的尤其可以是朗伯辐射特性的辐射特性，在滤波层6之后存在更强地向前指向的辐射特性。
在施加滤波层6之后，如在图3B和3C中所示出，可以在分割线99的区域中执行台面蚀刻以进行芯片定义。为此，借助于光刻技术将掩模90，例如抗蚀掩模在滤波层6上施加在不应进行台面蚀刻的区域中，如在图3B中所示出。
滤波层6和平坦化层5在不被掩模90覆盖的区域中敞开，例如可以湿化学地，例如借助HF，或干化学地，例如借助氟基的等离子体，或通过由其构成的组合实现。去除半导体层序列1同样可以湿化学地和/或干化学地实现。在台面蚀刻之后，可以进行脱漆以移除掩模90。此外，如在图3C中所示出，可以沉积钝化层7，所述钝化层例如具有氮化硅或由氮化硅构成。对此替选地，也可行的可以是，不施加钝化层。
通过台面蚀刻产生的台面槽14在晶片复合件中优选形成交叉的线形的凹陷部的栅格，通过所述凹陷部限定之后通过分割可分离出的半导体芯片。如在图3C中可看到的那样，台面槽不具有滤波层6的材料，使得在分割时只有从载体衬底2观察在半导体层序列1下方存在的层必须与载体衬底2分开。
在另一个方法步骤中，为了从光耦合输出面11来对半导体层序列1的可电接触性，将接触结构施加在光耦合输出面上，如在图3D和3E中所示出。为此，滤波层6和平坦化层5以及，只要存在，钝化层7敞开，以便在应当施加接触结构的区域中露出半导体层序列1的上侧，即光耦合输出面11。因此，对于每个之后分割的半导体芯片，在应当施加接触结构的区域中制造至少一个开口。开口60形成用于要施加的接触结构的基本上负形。在示出的实施例中，借助于掩模91和光刻技术以及干化学蚀刻，例如借助氟基等离子体，和/或湿化学蚀刻，例如借助HF，在平坦化层5、滤波层6和钝化层7中构成开口60，如在图3D中所示出。即使掩模91在图3D中仅在滤波层6之上标明，所述掩模也可以位于台面槽14中。
在制造开口60之后，将用于接触结构的材料施加在掩模91之上并尤其施加到开口60中，例如借助于蒸镀和/或溅射。通过脱漆，即移除掩模91连同施加在其上的接触结构的材料，仅接触结构8保留在为此设置的开口60中，如在图3E中所示出。在需要时，为此可以事先附加地再将蚀刻停止层施加在接触结构8上。在需要时，还可以进行烧结。
接触结构8可以一层或多层地构成并且例如具有呈合金触点形式的一种或多种材料，例如Au、Ge和Ni并且还具有Ti、Pt、Au。
在载体衬底2的与半导体层序列1相对置的下侧上可以施加接触层9，借助于所述接触层可以电接触与接触结构8相对置的侧。接触层9例如可以具有Au或由其构成并且大面积地施加。借助于接触层9可以将之后制成的发光半导体芯片例如在载体，例如电路板或发光二极管壳体上焊接或优选粘接，例如借助银导电胶粘接，从而安装和电连接。
施加有接触结构8的开口60可以在横向伸展方面大于接触结构8，如在图3E中可看到的那样，使得接触结构8在示出的实施例中与平坦化层5、滤波层6和钝化层7沿横向方向间隔开。因此，在施加接触结构8之后，在接触结构8和在施加接触结构8之前已经存在的层之间可能存在间隙。因此，光耦合输出面1可以在开口60中在接触结构8和平坦化层5、滤波层6和钝化层7之间的区域中露出。开口60的宽度可以通过掩模91以及通过一个或多个所使用的蚀刻法设定。通过干蚀刻，开口60由于基本上定向的蚀刻作用可以比较窄地构成，而在湿蚀刻时以一定的程度发生这些层在掩模91下方的根蚀刻并因此开口60可以构成有更大一些的横向宽度。典型地，露出的区域可以具有0.5μm至2μm或直至5μm或甚至直至10μm的宽度。
对于大面积地施加的滤波层6的之前所描述的结构化替选地，滤波层也可以在应当施加接触结构8的区域中为所述滤波层直接留空，例如借助剥离法。由此不必在蚀刻法中使相对厚的滤波层敞开。
在施加接触结构8之后将晶片复合件沿着台面槽14中的分割线99分割为各个发光半导体芯片。在图4中以滤波层6的俯视图和从而与在运行中在半导体层序列中产生的光的穿过滤波层6优选的辐射方向相反地，示出发光半导体芯片100。特别优选地，接触结构8，如在图4中可看到的那样，可以形成电流分配结构，以便实现从光耦合输出面起到半导体层序列中的尽可能均匀的电流分布。为此，接触结构8优选可以具有多个接触片81。此外，接触结构8可以具有连接区域82，接触结构8可以经由所述连接区域从外部接触。例如，连接区域82可以设计和配置用于通过一个或多个键合线接触。因此，连接区域82例如可以是焊盘，一个或多个键合线，例如四个键合线可以键合到所述焊盘上。接触片81在示出的实施例中构成为接触指，所述接触指例如可以彼此间具有100μm量级的间距并且所述接触指背离连接区域82地在光耦合输出面的范围上延伸。在接触片81之间存在滤波层6，而芯片边缘具有通过台面槽14产生的结构。通过之前所描述的方法，整个接触结构8可以是无遮盖的，并因此在光耦合输出面处露出。与所述方法的下面所描述的改型相比，可以实现更高的效率，因为滤波层6不保留在接触结构8的区域中。
结合图5A至5E示出根据另一个实施例的方法步骤，所述方法步骤是之前所描述的放的改型。因此，下面的描述基本上涉及与之前所描述的方法的区别。与结合图3A至3E示出的方法步骤相比，如在图5A和5B中所示出，在结合图2示出那样施加平坦化层5之后执行结合图3B和3C所描述的方法步骤，即施加用于限定台面槽的掩模90，构成台面槽14以及施加钝化层7。结合图3B和3C所描述的特征也适用于在图5A和5B中所示出的方法步骤。钝化层7也可能不存在或在之后的时刻施加。
在图5C和5D中示出的另外的方法步骤中，通过使用掩模91敞开平坦化层5和钝化层7，以便在应当施加接触结构8的区域中露出半导体层序列1的上侧，即光耦合输出面11。结合图3D和3E所描述的特征也适用于在图5C和5D中示出的方法步骤，其中在需要时也可以在整个表面之上施加蚀刻停止层。上文结合图3E所描述的接触层9也可以在之后的时刻施加，如下文结合图6B所示出。
在另一个方法步骤中，如在图5E中所示出，在接触结构8、平坦化层5和钝化层7之上施加滤波层6。结合图3A所描述的特征也适用于在图5E中示出的方法步骤。
如之前结合图3E所描述，在施加接触结构8之前产生的开口60在平坦化层5和钝化层7中具有比接触结构8更大的横向宽度，使得平坦化层5和钝化层7横向地与接触结构8间隔开并且在施加接触结构8之后在接触结构8和平坦化层5以及钝化层7之间在横向方向上存在间隙，所述间隙的大小可以与为制造开口60所使用的蚀刻法相关。与图3A至3E的方法步骤相比，在所述方法的在图5A至5E中示出的改型中，可以将间隙和由此光耦合输出面11的露出的区域借助滤波层6覆盖，如在图5E中可看到的那样。由此，滤波层6可以用作为用于露出的光耦合输出面11的钝化层或保护层。换言之，滤波层6可以在接触结构8和平坦化层5之间的区域中直接施加在半导体层序列1的光耦合输出面11上，并由此与半导体层序列1的半导体材料直接接触。
此外，接触结构的接触片设置在滤波层下方，并由此由滤波层覆盖，使得滤波层也可以用作为用于接触片的钝化部或保护层。因此，接触结构8的在图5E中示出的部分可以如在该图中所标明的那样是接触片81。
为了能够对接触结构8从外部电接触，在另外的方法步骤中，如在图6A和6B中所示出，借助于光刻技术将掩模92施加在滤波层6上，并从而结构化为，使得可以露出连接区域82的至少一部分。为了制造在滤波层6中的开口61，在为此设计的掩模开口中例如可以使用干化学蚀刻法，以便移除在期望的区域中的滤波层6并且露出接触结构8。为了在敞开滤波层6时可以不直接蚀刻到接触结构8的金属上，可以将附加的蚀刻停止层作为附加的保护层，例如由Al2O3或ITO构成，直接在施加接触结构之后在所述接触结构之上施加。在此情况下可以执行干化学蚀刻，直至蚀刻停止层，并且接着可以借助于湿化学蚀刻通过蚀刻停止层蚀刻直至接触结构8。通过脱漆可以接着移除掩模92。
由于滤波层在接触结构8之上施加滤波层6，可以实现滤波层6在发光半导体芯片的上侧上形成附加的保护层，使得在制成的半导体芯片中不存在半导体层序列1的露出的表面区域。此外，与其他所描述的层相比相对厚的滤波层6仅须敞开一次，使得不必多次执行对此相对耗费的蚀刻工艺。
如上文结合图3E所描述，在载体衬底的背离半导体层序列1的侧上施加接触层9，如在图6B中所标明。
如在图5E至6B中可看到的那样，滤波层可以通过大面积地施加也将滤波层6施加在台面槽14中并且例如保留在那。在此情况下，在分割成各个发光半导体芯片之后将半导体层序列1在芯片边缘处借助滤波层6包围，所述滤波层因此可以用作为侧面的钝化部或保护层。
对此替选地，如在图7A中在接触片81的区域中和在图7B中在连接区域82的区域中所示出，在台面槽14中和由此在芯片边缘处在之后制成的发光半导体芯片中也移除滤波层。这可以通过适合的掩模92在之前所描述的在连接区域82之上的开口的制造中或也在单独的掩模工艺中进行。
结合附图所描述的特征和实施例可以根据另外的实施例彼此组合，即使没有详尽地描述所有组合。此外，结合附图所描述的实施例可以替选地或附加地具有根据概述部分中的描述的其他特征。
本发明并不因根据实施例的描述而限于这些实施例。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，这尤其包含在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或实施例中说明也如此。
附图标记列表
1 半导体层序列
2 载体衬底
3 反射层
4 过孔
5 平坦化层
6 滤波层
7 钝化层
8 接触结构
9 接触层
10 有源层
11 光耦合输出面
12 光耦合输出结构
13 后侧面
14 台面槽
20 焊料层
31 布拉格镜
32 金属镜层
33 增附剂层
34 层序列
40 接触层
60 开口
61 开口
81 接触片
82 连接区域
90 掩模
91 掩模
99 分割线
100 发光半导体芯片

Claims (17)

1.一种发光半导体芯片(100)，具有：
-带有有源层(10)的半导体层序列(1)，所述有源层设计和配置用于在运行中产生光并且经由光耦合输出面(11)耦合输出所述光，
-在所述光耦合输出面上沉积的滤波层(6)，和
-接触结构(8)，所述接触结构在所述光耦合输出面上沉积在不具有所述滤波层的区域中，
其中所述接触结构直接施加在所述半导体层序列上，
其中所述滤波层具有开口(60)，在所述开口中设置所述接触结构并且所述开口基本上形成用于所述接触结构的连贯的负形。
2.根据权利要求1所述的半导体芯片，
其中所述滤波层是介电角滤波器。
3.根据上述权利要求中任一项所述的半导体芯片，
其中所述接触结构具有多个接触片(81)。
4.根据权利要求3所述的半导体芯片，
其中所述接触片在背离所述半导体层序列的侧上由所述滤波层覆盖。
5.根据权利要求3所述的半导体芯片，
其中所述接触片在背离所述半导体层序列的侧上至少部分地不具有所述滤波层。
6.根据上述权利要求中任一项所述的半导体芯片，
其中所述接触结构具有连接区域(82)，所述连接区域在背离所述半导体层序列的侧上至少部分地不具有所述滤波层。
7.根据上述权利要求中任一项所述的半导体芯片，
其中所述半导体层序列在所述光耦合输出面处具有光耦合输出结构(12)。
8.根据权利要求7所述的半导体芯片，
其中直接在所述光耦合输出结构上施加平坦化层(5)。
9.根据权利要求8所述的半导体芯片，
其中所述滤波层直接设置在所述平坦化层上。
10.根据权利要求8所述的半导体芯片，
其中在所述滤波层和所述平坦化层之间设置有钝化层(7)。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的半导体芯片，
其中所述接触结构设置在所述平坦化层(60)的开口中。
12.根据权利要求11所述的半导体芯片，
其中所述接触结构与所述平坦化层间隔开。
13.根据权利要求12所述的半导体芯片，
其中所述滤波层在所述接触结构和所述平坦化层之间的间隙中直接施加在所述光耦合输出面上。
14.根据上述权利要求中任一项所述的半导体芯片，
其中所述接触结构与所述滤波层间隔开。
15.根据权利要求14所述的半导体芯片，其中所述光耦合输出面在所述接触结构和所述滤波层之间的区域中在所述开口中露出。
16.根据上述权利要求中任一项所述的半导体芯片，
其中在所述滤波层上施加钝化层(7)。
17.一种用于制造根据上述权利要求中任一项所述的发光半导体芯片(100)的方法，具有以下步骤：
-提供带有有源层(10)的半导体层序列(1)，所述有源层设计和配置用于在运行中产生光并且经由光耦合输出面(11)辐射所述光，
-在所述光耦合输出面上沉积滤波层(6)，和
-在所述光耦合输出面上在不具有所述滤波层的区域中沉积接触结构(8)。
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