KR20100033518A - 광전 반도체칩 - Google Patents

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KR20100033518A
KR20100033518A KR1020107001479A KR20107001479A KR20100033518A KR 20100033518 A KR20100033518 A KR 20100033518A KR 1020107001479 A KR1020107001479 A KR 1020107001479A KR 20107001479 A KR20107001479 A KR 20107001479A KR 20100033518 A KR20100033518 A KR 20100033518A
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노버트 린더
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오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하
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Abstract

복사 투과면(3), 상기 복사 투과면(3)상에 도포된 접촉 금속 배선(2a), 및 상기 복사 투과면(3)과 반대 방향인 접촉 금속 배선(2a)의 표면에 도포된 제1 반사 층 시퀀스(2b)를 포함한 광전 반도체칩(1)이 제공된다. 또한 그러한 칩을 포함한 광전 소자도 제공된다.

Description

광전 반도체칩{OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR CHIP}
광전 반도체칩이 제공된다.
문헌 WO 02/13281 A1 및 EP 0 905 797 A2에는 광전 반도체칩 및 그 제조 방법이 기재되어 있다.
본 발명의 과제는 매우 효율적으로 동작할 수 있는 광전 반도체칩을 제공하는 것이다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 광전 반도체칩은 복사 투과면을 가진 반도체 몸체를 포함한다. 복사 투과면은 예를 들면 반도체 몸체 표면의 일부로 형성된다. 복사 투과면을 통해, 반도체칩으로부터 생성된 전자기 복사가 상기 반도체 몸체로부터 방출될 수 있다. 또한, 복사 투과면을 통해 전자기 복사는 외부로부터 반도체 몸체로 커플링(coupling)될 수 있다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 광전 반도체칩은 접촉 금속 배선을 더 포함한다. 접촉 금속 배선은 예를 들면 광전 반도체칩의 복사 투과면상에 배치된다. 즉, 접촉 금속 배선은 광전 반도체칩의 복사 투과면상에 도포되고, 상기 복사 투과면을 국부적으로 또는 적어도 국부적으로 덮는다. 접촉 금속 배선을 이용하면, 광전 반도체칩은 예를 들면 n측 또는 p측에서 전기적으로 접촉될 수 있다. 칩의 동작을 위한 전기 전류는 접촉 금속 배선을 이용하여 광전 반도체칩으로 주입된다.
광전 반도체칩의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 복사 투과면과 반대 방향인 접촉 금속 배선의 표면에 제1 반사 층 시퀀스가 도포된다. 즉, 접촉 금속 배선은 적어도 국부적으로 제1 반사 층 시퀀스에 의해 덮인다.
반사 층 시퀀스는 적어도 하나의 층을 포함한다. 반사 층 시퀀스는 복수 개의 층들을 포함할 수 있다. 반사 층 시퀀스는, -적어도 특정한 파장 영역의 전자기 복사에 대해- 접촉 금속 배선보다 높은 반사도를 가진다는 특징이 있다. 즉, 적어도 특정한 파장 영역의 전자기 복사는, 상기 전자기 복사가 접촉 금속 배선에 입사된 경우일 때보다, 제1 반사 층 시퀀스에 의해 더 양호하게 반사된다. 예를 들면, 제1 반사 층 시퀀스는 광전 반도체칩에서 생성된 전자기 복사에 대해, 상기 접촉 금속 배선보다 높은 반사도를 가진다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 광전 반도체칩은 복사 투과면, 상기 복사 투과면에 도포된 접촉 금속 배선 및 상기 복사 투과면과 반대 방향인 접촉 금속 배선의 표면에 도포된 제1 반사 층 시퀀스를 포함하고, 이 때 반사 층 시퀀스는 접촉 금속 배선으로 재귀 반사되는 전자기 복사를 반사하도록 예정된다.
본 명세서에 기술된 광전 반도체칩에 대해 특히 이하의 숙고가 근거한다: 예를 들면 광학 체계에 발광 다이오드칩이 이용되고, 상기 발광 다이오드칩에- 즉 예를 들면 복사 투과면에- 광이 재귀 반사되는 경우에 있어서 중요한 손실 기전이 있는데, 즉 광전 반도체칩의 접촉 금속 배선은 반사도가 낮고, 상기 재귀 반사된 복사를 흡수한다는 것이다. 즉 반도체칩에서 생성된 전자기 복사는 예를 들면 상기 반도체칩보다 뒤에 배치된 광학 부재에서 반도체칩의 방향으로 재귀 반사된다. 상기 복사의 일부는 접촉 금속 배선에 입사되고, 상기 금속 배선에 의해 흡수된다. 상기 흡수된 복사는 예를 들면 반도체칩의 양자 리사이클링(photon recycling)에서 손실된다.
접촉 금속 배선상에 배치된 제1 반사 층 시퀀스를 이용하면, 상기 접촉 금속 배선 및 상기 접촉 금속 배선상에 도포된 제1 반사 층 시퀀스로 이루어진 접촉부의 반사도가 증가할 수 있다. 이러한 방식으로, 발광 다이오드칩에 재귀 반사된 전자기 복사는 손실되지 않고, 제1 반사 층 시퀀스에서 반사된 후 예를 들면 광학 체계에 재귀 반사될 수 있다. 이를 위해 바람직하게는, 반사 층 시퀀스는 반도체칩에서 생성된 전자기 복사에 대해 적어도 90%의 반사도를 가진다.
접촉 금속 배선이란, 예를 들면, 반도체칩의 와이어 접촉을 위해 구비된 본딩 패드를 말한다.
광전 반도체칩의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제1 반사 층 시퀀스는 적어도 하나의 금속을 포함한다. 금속이란 예를 들면 알루미늄이나 은, 또는 이러한 금속들의 합금을 말할 수 있다. 또한, 반사 층 시퀀스는 각각 알루미늄 및/또는 은으로 형성되거나, 알루미늄 및/또는 은을 함유한 복수 개의 층들을 포함할 수 있다. 제1 반사 층 시퀀스가 도포되어 있는 접촉 금속 배선 자체는 예를 들면 금으로 구성되거나 금을 함유할 수 있다.
광전 반도체칩의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제1 반사 층 시퀀스는 유전체 물질을 함유한 적어도 하나의 층을 포함한다. 상기 층은 예를 들면 복사 투과면과 반대 방향인 제2 반사 층 시퀀스의 표면에 도포될 수 있고, 반사 금속층을 위한 패시베이션(passivation)을 형성할 수 있다.
또한, 제1 반사 층 시퀀스는 동일하거나 서로 다른 유전체 물질을 가진 복수 개의 층들을 포함할 수 있다. 예를 들면 제1 반사 층 시퀀스는 낮은 굴절률을 가진 일련의 제1 유전체층들로 구성될 수 있고, 이 때 낮은 굴절률을 가진 2개의 층들 사이에 각각 적어도 하나의 제2 유전체층이 배치되며, 상기 제2 유전체층은 더 큰 굴절률을 가진다. 서로 다른 굴절률을 가지며 교번적으로 배치된 유전체 층들은 예를 들면 브래그 거울 또는 브래그 방식의 거울을 형성할 수 있다.
광전 반도체칩의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 적어도 하나의 전류 분포 트랙(current distribution track)은 광전 반도체칩의 복사 투과면에 도포된다. 전류 분포 트랙은 접촉 금속 배선과 전기 전도적으로 연결된다. 전류 분포 트랙은, 접촉 금속 배선을 이용하여 주입된 전자기 전류가 복사 투과면에 걸쳐 분포하도록 구비된다. 이러한 방식으로, 전기 전류가 가능한 한 균일하게 광전 반도체칩의 활성 영역에 주입될 수 있다. 이러한 방식으로, 전자기 복사가 가능한 한 균일하게 광전 반도체칩의 활성 영역에서 생성될 수 있다. 이 때, 광전 반도체칩은 다수의 전류 분포 트랙들을 포함할 수 있고, 상기 전류 분포 트랙들은 접촉 금속 배선과 전기 전도적으로 연결되며, 복사 투과면에 걸쳐 전류를 분포시킨다.
광전 반도체칩의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 전류 분포 트랙은 전류 분포 금속 배선을 포함하고, 상기 전류 분포 금속 배선은 광전 반도체칩의 복사 투과면상에 도포된다. 전류 분포 금속 배선은 접촉 금속 배선과 동일한 물질로 구성될 수 있고, 예를 들면 접촉 금속 배선과 동일한 제조 단계에서 반도체칩의 복사 투과면상에 도포된다. 예를 들면, 전류 분포 금속 배선은 금, 투명 전도성 산화물(TCO) 중 적어도 하나의 물질을 포함하거나 그것으로 구성되며, 상기 투명 전도성 산화물은 ITO(인듐 주석 산화물)가 있다. 전류 분포 트랙은 제2 반사 층 시퀀스를 더 포함하고, 상기 제2 반사 층 시퀀스는 복사 투과면과 반대 방향인 전류 분포 금속 배선의 표면에 도포되며, 이 때 제2 반사 층 시퀀스는 전류 분포 금속 배선으로 재귀 반사된 전자기 복사를 반사하도록 예정된다.
광전 반도체칩의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제2 반사 층 시퀀스는 금속을 함유한 적어도 하나의 층을 포함한다. 금속은 예를 들면 알루미늄, 은 또는 두 금속들로 이루어진 합금을 말한다. 예를 들면, 제2 반사 층 시퀀스는 알루미늄 및/또는 은으로 구성되거나 알루미늄 및/또는 은을 함유한 복수 개의 층들을 포함할 수 있다.
광전 반도체칩의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 제2 반사 층 시퀀스는 유전체 물질을 함유한 적어도 하나의 층을 포함한다. 상기 층은 예를 들면 복사 투과면과 반대 방향인 제2 반사 층 시퀀스의 표면에 도포될 수 있고, 반사 금속층을 위한 패시베이션을 형성할 수 있다. 또한, 제2 반사 층 시퀀스는 복수 개의 유전체층들을 포함할 수 있고, 이 때 예를 들면 서로 인접한 층들은 서로 다른 굴절률을 가질 수 있어서, 제2 반사 층 시퀀스가 브래그 방식의 거울 또는 브래그 거울을 형성한다.
적어도 하나의 실시예에 따르면, 제2 반사 층 시퀀스는 그 구성면에서 제1 반사 층 시퀀스와 다르다. 이러한 점은 예를 들면, 제2 반사 층 시퀀스가 유전체층들을 포함하고, 제1 반사 층 시퀀스가 금속층들만 포함함으로써 달성될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 반사 층 시퀀스의 완성 이후, 칩이 접촉 와이어를 이용하여 접촉부에서 매우 간단히 전기 접촉될 수 있는데, 상기 접촉부가 유전체층들에 의해 덮이지 않기 때문이다.
또는, 제1 및 제2 반사 층 시퀀스가 동일한 구조를 가지고, 두 개의 층 시퀀스들이 적어도 하나의 유전체층을 포함할 수도 있다. 이 경우, 예를 들면, 식각 또는 마스크 기술을 이용하여 접촉 와이어 및 접촉 금속 배선간의 도전 결합이 생성될 수 있다.
또한, 광전 반도체 소자가 제공된다. 광전 반도체 소자의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 소자는 상기에 기술된 실시예들 중 적어도 하나에 따른 광전 반도체칩을 포함한다. 또한, 광전 반도체 소자는 복사 방향에서 상기 광전 반도체칩보다 뒤에 배치된 광학 필터 부재를 포함하며, 상기 광학 필터 부재는 제1 복사 특성을 가진 제1 복사 비율을 투과시키고, 상기 제1 복사 특성과 다른 제2 복사 특성을 가진 제2 복사 비율을 반사하기에 적합하다.
광학 필터 부재는 광전 반도체칩보다 뒤에 배치되되, 동작 시 광전 반도체칩으로부터 방출된 전자기 복사의 적어도 일부- 바람직하게는 대부분-가 광학 필터 부재에 도달하여, 그 곳에서 투과되거나 반사되도록 배치된다.
광학 필터 부재에 의해 투과되지 않고 반사되는 복사 비율은 광전 반도체칩의 복사 투과면에 입사된다. 복사 투과면에서 상기 복사는 다시 광전 칩으로 커플링되거나, 복사 투과면에서 광학 필터 부재쪽으로 재귀 반사되거나, 제1 또는 제2 반사 층 시퀀스에서 광학 필터 부재쪽으로 재귀 반사된다. 상기 제1 또는 제2 반사 층 시퀀스는 접촉 금속 배선상에, 또는 전류 분포 금속 배선상에 도포된다. 복사 투과면을 통과하여 광전 반도체칩으로 커플링된 전자기 복사는 칩에 의해 반사되거나 흡수되어 재방출될 수 있다. 이러한 경우, 전자기 복사는 광자 리사이클링된다.
전체적으로, 접촉부 내지 전류 분포 트랙의 반사도가 제1 및 제2 반사 층 시퀀스를 이용하여 증가되는 광전 반도체칩은 그 뒤에 배치된 광학 필터 부재를 포함한 광전 소자에 매우 유리한 것으로 확인되었는데, 접촉부 내지 전류 분포 트랙상에 도포된 제1 및 제2 반사 층 시퀀스는 입사된 복사를 거의 흡수하지 않거나, 상기 흡수를 완전히 방지하기 때문이다.
이러한 방식으로, 반사 층 시퀀스를 구비하지 않은 반도체칩을 포함하는 광전 소자에 비해 상기 광전 소자의 효율이 증가한다.
바람직하게는, 제1 복사 특성은 제2 복사 특성에 대해 보완적이다. 또한, 복사 특성이란 복사의 방향, 편광 또는 파장을 의미할 수 있다. 본 명세서에 기술된 광전 반도체 소자의 관점에서 전자기 복사의 제1 방향은 제1 입체각 영역내에 위치하는 반면, 전자기 복사의 제2 방향은 제1 입체각 영역에 대해 보완적인 입체각 영역에 위치한다. 또한, 제1 편광은 평행 편광에, 제2 편광은 수직 편광에 상응할 수 있다. 결국, 제1 파장에 대해 보완적인 제2 파장은 제1 파장과 다른 파장일 수 있고, 이 경우 보완적이란 색채론의 좁은 관점에서 필요하지 않은 것으로 이해할 수 있다.
광전 반도체 소자의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광학 필터 부재는 2색성 필터(dichroic filter)를 포함할 수 있고, 상기 2색성 필터는 제1 파장 또는 제1 파장 영역의 전자기 복사를 투과시키고, 제2 파장 또는 제2 파장 영역의 전자기 복사를 반사한다.
광전 반도체 소자의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광학 필터 부재는 편광 필터를 포함하고, 상기 편광 필터는 제1 편광의 전자기 복사를 투과시키고, 제2 편광의 전자기 복사를 반사한다.
광전 반도체 소자의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광학 필터 부재는 각도 필터를 포함하고, 상기 각도 필터는 제1 방향의 전자기 복사를 투과시키는 반면, 제2 방향의 전자기 복사는 반사한다.
광전 반도체 소자의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 광학 필터 부재는 발광 변환 물질을 포함하고, 상기 발광 변환 물질은 반도체칩으로부터 방출된 전자기 복사의 적어도 일부로부터 파장 변환된 복사를 생성하며, 상기 변환된 복사의 파장은 반도체칩으로부터 생성된 파장과 다르다.
이하, 본 명세서에 기술된 광전 반도체칩 및 본 명세서에 기술된 광전 반도체 소자는 실시예들 및 그에 속한 도면들에 의거하여 상세히 설명된다.
도 1A는 제1 및 제2 실시예에 따른 광전 반도체칩의 개략적 평면도를 도시한다.
도 1B는 제1 실시예에 따른 광전 반도체칩의 개략적 단면도를 도시한다.
도 1C는 제2 실시예에 따른 광전 반도체칩의 개략적 단면도를 도시한다.
도 2A는 제3 및 제4 실시예에 따른 광전 반도체칩의 개략적 평면도를 도시한다.
도 2B는 제3 실시예에 따른 광전 반도체칩의 개략적 단면도를 도시한다.
도 2C는 제4 실시예에 따른 광전 반도체칩의 개략적 단면도를 도시한다.
도 3은 제1 실시예에 따른 광전 반도체 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 4는 제2 실시예에 따른 광전 반도체 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 5는 제3 실시예에 따른 광전 반도체 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
도 6은 제4 실시예에 따른 광전 반도체 소자의 개략적 단면도를 도시한다.
실시예들 및 도면들에서 동일하거나 동일하게 작용하는 구성 요소들은 각각 동일한 참조 번호를 가진다. 도시된 부재들은 축척에 맞는 것으로 볼 수 없으며, 오히려 개별 부재들은 더 나은 이해를 위해 과정되어 확대 도시되어 있을 수 있다.
도 1A는 제1 및 제2 실시예에 따른 광전 반도체칩(1)의 개략적 평면도를 도시한다. 도 1B는 제1 실시예의 라인 AA'를 따른 단면도를 도시한다. 도 1C는 제2 실시예의 라인 AA'를 따른 단면도를 도시한다.
제1 실시예에 따르면, 광전 반도체칩은 캐리어(8)를 포함한다. 캐리어(8)란 예를 들면 광전 반도체칩의 반도체층들이 에피택시얼 증착되어 있는 성장 기판을 말할 수 있다. 그러나, 캐리어(8)가 본래의 성장 기판과 반대 방향인 반도체칩 표면에 도포된 캐리어를 가리킬 수도 있다. 이 경우, 성장 기판은 얇아지거나 완전히 제거되어 있다. 이 경우, 반도체칩(1)은 특히 소위 박막 반도체칩을 말할 수 있다. 박막 구조의 발광 다이오드칩은 예를 들면 문헌 WO 02/13281 A1 및 EP 0 905 797 A2에 기재되어 있고, 이의 개시 내용은 박막 구조와 관련하여 명백하게 참조로 포함된다.
도 1B 및 1C와 관련하여 기술된 광전 반도체칩(1)의 실시예들은 박막칩을 가리킨다. 이 때, 캐리어(8) 뒤에 반사 역할의 층 또는 층 시퀀스(7)가 배치되며, 상기 층 또는 층 시퀀스는 반도체칩(1)으로 진입하거나 반도체칩(1)에서 생성된 복사를 반사하도록 예정된다. 캐리어와 반대 방향인 거울층(7)의 측에 산란층(6)이 배치되며, 산란층은 선택적이고, 거울층(7)의 방향으로 진입하는 전자기 복사 또는 거울층(7)에 의해 반사된 전자기 복사를 산란시킬 수 있다. 또한, 광전 반도체칩은 복사 생성을 위해 구비된 활성 영역(4)을 포함한다. 이를 위해, 활성 영역(4)은 복수 개의 반도체층들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 활성층은 pn 접합, 이종 구조, 단일 양자 우물 구조 및/또는 다중 양자 우물 구조를 포함한다. 특히, 양자 우물 구조란 명칭은 전하 캐리어들이 속박("confinement")에 의해 에너지 상태의 양자화를 경험할 수 있는 모든 구조를 포함한다. 특히, 양자 우물 구조란 명칭은 양자화의 차원성에 대한 어떠한 정보도 담고 있지 않다. 상기 명칭은, 특히, 양자 박스, 양자선, 양자점 및 이러한 구조들의 각각의 조합을 포함한다.
활성 영역(4)은 n형 내지 p형 도핑된 클래딩층들(cladding layers)에 의해 둘러싸인다. 또한, 광전 반도체칩은 제2 산란층(6)을 포함하고, 상기 제2 산란층은 활성 영역(4)과 반대 방향인 클래딩층(5)의 표면에 도포되며, 역시 선택적이다. 상기 산란층(6)은 광전 반도체칩으로 진입하거나, 광전 반도체칩으로부터 복사 투과면(3)을 통해 방출되는 복사를 산란시키는 역할을 한다. 복사 투과면(3)상에 접촉부(2)가 도포된다. 도 1B와 관련하여 기술된 실시예에서, 접촉부(2)는 접촉 금속 배선(2a)을 포함하고, 상기 접촉 금속 배선은 복사 투과면(3)상에 직접 도포되며, 예를 들면 금으로 구성된다. 접촉 금속 배선(2a)상에 제1 반사 층 시퀀스(2b)가 도포되며, 상기 반사 층 시퀀스는 예를 들면 알루미늄, 은 또는 알루미늄-은-합금으로 구성된 단일층을 포함한다. 접촉 금속 배선(2a)에 비해, 제1 반사 층 시퀀스(2b)는 광전 반도체칩(1)에서 생성된 전자기 복사에 대해 더 높은 반사도를 가진다. 또한, 제1 반사 층 시퀀스(2b)는 반도체칩(1)의 외부에서 생성된 전자기 복사에 대해서도, 예를 들면 파장 변환된 복사에 대해서도 더 높은 반사도를 가질 수 있다.
도 1C와 관련하여 기술된 제2 실시예에서, 제2 반사 층 시퀀스(2b)는 다수의 층들(22)을 포함한다. 예를 들면, 상기 층들은 교번적으로 알루미늄 및 은으로 구성될 수 있는 일련의 금속층들을 말할 수 있다. 또한, 예를 들면, 복사 투과면(3)과 반대 방향에 있는 최외부층은 유전체층일 수 있고, 상기 유전체층은 그보다 아래에 배치된 금속층들의 패시베이션을 위한 역할을 한다. 또한, 제2 반사 층 시퀀스는 일련의 유전체층들로 구성될 수 있으며, 상기 유전체층들은 예를 들면 브래그 거울 또는 브래그 방식의 거울을 형성한다.
도 2A는 제3 및 제4 실시예에 따른 광전 반도체칩의 개략적 평면도를 도시한다. 도 2B 및 2C는 제3 내지 제4 실시예를 위한 광전 반도체칩의 절단선 AA'을 따른 개략적 단면도들을 도시한다. 도 2A, 2B, 2C와 관련하여 기술된 광전 반도체칩의 실시예들에서, 복사 투과면상에 전류 분포 트랙들(9)이 도포된다. 전류 분포 트랙들(9)은 접촉부(2)와 전기 전도적으로 연결되며, 상기 접촉부(2)에서 주입된 전기 전류가 전체 복사 투과면(2)에 걸쳐 균일하게 분포하도록 하는 역할을 한다. 이러한 방식으로, 활성 영역(4)이 균일하게 전류 공급을 받을 수 있다.
도 2B와 관련하여 기술된 실시예에서, 접촉부(2)는 도 1B와 관련하여 기술된 바와 같은 접촉 금속 배선(2a) 및 반사 층 시퀀스(2b)로 형성된다. 전류 분포 트랙들(9)은 예를 들면 금으로 구성된 전류 분포 금속 배선들(9a), 및 제2 반사 코팅들(9b)을 각각 포함하고, 상기 제2 반사 코팅은 복사 투과면(3)과 반대 방향인 전류 분포 금속 배선의 표면에 도포된다. 도 2B를 참조하면, 제2 반사 층 시퀀스들(9b)은 제1 반사 층 시퀀스들(2b)과 같은 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 2C와 관련하여 도시된 바와 같이, 제2 반사 층 시퀀스들(9b)은 제1 반사 층 시퀀스들(2b)과 다른 구조를 가질 수도 있다. 예를 들면, 제1 반사 층 시퀀스(2b)는 금속성으로 형성될 수 있는 반면, 제2 반사 층 시퀀스(9b)는 유전체 물질을 함유할 수 있고, 예를 들면 브래그 거울 또는 브래그 방식의 거울을 형성한다. 제2 반사 층 시퀀스(9b)는 유전체 물질로 구성된 개별층들(99)을 포함하고, 이 때 개별층(99)의 굴절률은 인접한 개별층과 다르다.
도 3은 본 명세서에 기술된 광전 반도체 소자(10)의 제1 실시예를 도시한다. 광전 반도체 소자(10)는 예를 들면 도 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C와 관련하여 기술된 바와 같은 광전 반도체칩(1)을 포함한다. 또한, 광전 반도체 소자는 광학 필터 부재(11)를 포함한다. 광학 필터 부재(11)란 예를 들면 편광 필터, 2색성 필터, 예를 들면 층의 형태일 수 있는 발광 변환 물질 또는 각도 필터를 가리킨다.
필터 부재(11)가 예를 들면 편광 필터를 가리키는 경우, 광전 반도체칩(1)의 활성 영역(4)에서 생성된 제1 편광 방향의 전자기 복사는 투과된다. 나머지 전자기 복사는 광학 필터 부재에 의해 광전 반도체칩으로 재귀 반사된다. 이 곳에서, 상기 복사는 거울층(7), 복사 투과면(3) 또는 제1 반사 층 시퀀스(2b) 내지 제2 반사 층 시퀀스(9b)에 의해 반사될 수 있다.
각각의 반사 공정 시, 편광 방향이 달라질 수 있다. 또한, 전자기 복사가 활성 영역(4)에 흡수된 후, 변경된 편광 방향으로 재방출될 수 있다. 상기와 같이 반사되어 재방출된 전자기 복사는 광학 필터 부재(11)에 의해 투과되는 편광 비율을 포함한다. 나머지 복사는 상기에 기술된 반사- 또는 흡수 공정을 포함한 사이클들을 더 경험한다.
광학 필터 부재(11)가 2색성 필터를 가리키는 경우, 특정한 파장을 포함하거나 특정한 파장 영역으로부터 출사된 전자기 복사는 투과된다. 나머지 전자기 복사는 상기에 기술된 바와 같이 광학 필터 부재에 의해 반사되고, 결국 활성 영역(4)에 재흡수되며 재방출된다.
광학 필터 부재(11)가 각도 필터를 가리키는 경우, 특정한 입체각 영역에 위치한 방향을 갖는 전자기 복사만 투과된다. 따라서, 특히, 광전 반도체 소자의 휘도는 방출 각도가 좁은 영역에 한정됨으로써 간단히 증가할 수 있다. 투과되지 않은 전자기 복사는 다시 칩으로 재귀 반사되며, 이 곳에서 다시 광학 필터 부재쪽으로 반사된다. 이 때, 수회의 반사가 일어날 수 있으며, 이는 전자기 복사가 각도 필터 부재를 통과할 수 있는 방향을 가질 때까지 그러하다.
광학 필터 부재가 발광 변환 물질을 가리키는 경우, 발광 변환 물질에 의해 재귀 산란된 복사 또는 복사 투과면(3)의 방향으로 출사되어 변환된 전자기 복사는 복사 투과면(3), 제1 반사 층 시퀀스(2b) 및/또는 제2 반사 층 시퀀스(9b)에 의해 발광 변환 물질로 재귀 반사된다. 이 곳에서 상기 복사는 투과되거나, 발광 변환 물질에 의해 한번 더 파장 변환될 수 있다.
도 3과 관련하여 기술된 광전 반도체 소자의 실시예에서, 광전 반도체칩(1)과 광학 필터 부재(11) 사이에 갭(12)이 위치한다. 상기 갭(12)은 예를 들면 공기로 채워질 수 있다.
도 4와 관련하여 기술된 광전 반도체 소자의 실시예에서, 광학 필터 부재(11)는 광전 반도체칩(1)상에 직접 배치됨으로써, 광전 반도체칩과 광학 필터 부재 사이에 갭(12)이 없다.
도 5의 실시예에서, 광학 필터 부재(11)는 광학계 몸체(11a)를 포함하고, 상기 광학계 몸체는 예를 들면, 반사체 및/또는 광학 집광기와 같은 반사 광학계를 포함한다. 상기 광학 집광기는 가령 CPC(compound parabolic concentrator), CHC(compound hyperbolic concentrator) 또는 CEC(compound elliptic concentrator)가 있다. 이 경우, 광학계 몸체(11)의 복사 투과면(11c)상에 필터층(11b)이 도포된다. 필터층(11b)은 도 3과 관련하여 기술된 광전 필터 부재(11)와 마찬가지로 형성될 수 있다.
도 6과 관련하여, 본 명세서에 기술된 광전 반도체 소자의 다른 실시예가 도시되어 있다.
상기 실시예에서, 광학 필터 부재는 발광 변환 입자들(14)로 구성되고, 상기 발광 변환 입자들은 수지 캐스팅 컴파운드(13)에 배치된다. 수지 캐스팅 컴파운드(13)는 발광 변환 입자들(14)과 함께 발광 변환 물질을 형성한다. 또한, 필터 부재는, 예를 들면 광전 반도체칩을 위한 하우징(17)의 경사진 내벽으로 형성되는 반사체벽(15)을 포함한다. 반도체칩(1)에서 생성된 전자기 복사는 반사체벽(15) 또는 발광 변환 입자들(14)에 의해 반도체칩으로 재귀 반사될 수 있다. 상기 복사는 복사 투과면(3), 제1 반사 층 시퀀스(2b), 제2 반사 층 시퀀스(9b) 또는 거울층(7)에 의해 반사된다.
본 명세서에 기술된 광전 반도체 소자의 모든 실시예들에서, 제1 및 제2 반사 층 시퀀스들은 소자의 효율을 개선하는데, 접촉부(2) 내지 전류 분포 트랙들(9)에 입사된 전자기 복사는 이 곳에서 흡수되지 않고 계속 사용될 수 있도록 반사되기 때문이다.
본 명세서에 기술된 발명은 실시예들에 의거한 기재 내용에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 각각의 새로운 특징 및 특징들의 각 조합을 포함하며, 이는 특히 특허 청구 범위에서 특징들의 각각의 조합을 포함하고, 비록 이러한 특징 또는 이러한 조합이 그 자체로 명백하게 특허 청구 범위 또는 실시예들에 제공되지 않더라도 그러하다.
본 특허 출원은 독일 특허 출원 10 2007 029391.9의 우선권을 주장하며, 이의 개시 내용은 본문에서 참조로 포함된다.

Claims (15)

  1. 복사 투과면(3);
    상기 복사 투과면(3)상에 도포된 접촉 금속 배선(2a); 및
    상기 복사 투과면(3)과 반대 방향인 상기 접촉 금속 배선(2a)의 표면에 도포된 제1 반사 층 시퀀스(2b)를 포함하고,
    상기 반사 층 시퀀스(2b)는 상기 접촉 금속 배선(2a)으로 재귀 반사된 전자기 복사를 반사하기 위해 구비되는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 반사 층 시퀀스(2b)는 금속을 함유한 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 반사 층 시퀀스(2b)는 알루미늄, 은 중 적어도 하나의 금속을 함유한 적어도 하나의 층(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 제1 반사 층 시퀀스(2b)는 유전체 물질을 함유한 적어도 하나의 층(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 제1 반사 층 시퀀스(2b)는 브래그 거울(Bragg mirror)을 형성하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 복사 투과면상에 적어도 하나의 전류 분포 트랙(9)이 도포되고, 상기 전류 분포 트랙(9)은 상기 접촉 금속 배선(2a)과 전기 전도적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전류 분포 트랙(8)은 전류 분포 금속 배선(9a) 및 제2 반사 층 시퀀스(9b)를 포함하고, 상기 제2 반사 층 시퀀스는 상기 복사 투과면(3)과 반대 방향인 전류 분포 금속 배선(9a)의 표면에 도포되며, 상기 제2 반사 층 시퀀스(9b)는 상기 전류 분포 금속 배선(9a)으로 재귀 반사된 전자기 복사를 반사하기 위해 구비되는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 반사 층 시퀀스(9b)는 금속, 특히 알루미늄 및/또는 은을 함유한 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 제2 반사 층 시퀀스(9b)는 유전체 물질을 함유한 적어도 하나의 층(99)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 제2 반사 층 시퀀스(9b)는 브래그 거울을 형성하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체칩.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 적어도 한 항에 따른 광전 반도체칩(1); 및
    복사 방향에서 상기 광전 반도체칩(1)보다 뒤에 배치되는 광학 필터 부재(11)를 포함하고,
    상기 광학 필터 부재는 제1 복사 특성을 가진 제1 복사 비율을 투과시키고, 상기 제1 복사 특성과 다른 제2 복사 특성을 가진 제2 복사 비율을 반사하기에 적합한 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 광학 필터 부재(11)는 2색성 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    상기 광학 필터 부재(11)는 편광 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 광학 필터 부재(11)는 각도 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
  15. 청구항 11 내지 청구항 14 중 적어도 한 항에 있어서,
    상기 광학 필터 부재(11)는 발광 변환 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광전 반도체 소자.
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