TWI229459B - Radiation-emitting semiconductor-chip and its production method - Google Patents

Radiation-emitting semiconductor-chip and its production method Download PDF

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TWI229459B
TWI229459B TW090116106A TW90116106A TWI229459B TW I229459 B TWI229459 B TW I229459B TW 090116106 A TW090116106 A TW 090116106A TW 90116106 A TW90116106 A TW 90116106A TW I229459 B TWI229459 B TW I229459B
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Taiwan
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Dominik Eisert
Volker Haerle
Frank Kuehn
Ulrich Zehnder
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Description

1229459 五、發明説明(1 ) 本發明涉及一種可發射 個活性層及多個在活性層 爲邊界之側面。 本發明亦涉及此種半導 在基板之表面上方形成一 活性層切割成半導體晶片 由 JP10-326910A 中已^ 片,其具有平截頭棱錐體之 片之活性層位於半導晶片 存在一些結晶層。平行於 形之形式而構成。基面之 光束由半導體晶片中射出 之後以一種角度(其小於蹈 平截頭棱錐體形式之半導 可使光子向外耦合之效率 習知之半導晶片之缺點 之基面及相面對之同樣設 可改變。由於半導體晶片 切面而使熱之傳導較因難 流會受到阻礙,使歐姆電[5| 升。此二個因素造成半導 且互不相同。半導體晶片 此半導體晶片之尋命。此 性層之轉換效率變小。 光束之半導體晶片,其具有一 之範圍中在側面以此活性層 體晶片之製造方法,其中首先 種活性層且然後使此基板及 〇 Ώ 一種發射光束用之半導體晶 :形式。此種習知之半導體晶 之中央區中。在活性層上方 活性層而延伸之基面是以菱 此種特殊之構造可輕易地使 。各光束稍後在數次全反射 ^界角)入射至外表面。由於 體晶片之此種特殊之形式,則 較高。 是:此種介於電極安裝時所用 有電極之上側之間之橫切面 之向著基面而逐漸變小之橫 。此外,流經較小橫切面之電 .在半導體晶片中局部性地上 體晶片之局部性熱負載較高 中這樣所形成之應力會損及 外,由於較大之熱負載,則活 1229459 五、發明説明(2 ) 由先前技藝開始,本發明之目的是提供一種半導體晶 片,其具有較佳之光學射出率且具有相同形式之熱負 載ϋ 本發明之目的以下述方式達成:半導體晶片具有至少 二個平行四邊形之設有銳角之側面。 藉由半導體晶片之棱鏡形之構成(其具有二個傾斜之 平行四邊形型式之側面),則可確保:由活性層所發出之 光束在半導體晶片上之反射次數可較少而離開此半導 體晶片。在基面之方向中離開此活性層之光束入射至 傾斜之側面上之大部份且反射至相面對之側面,光束在 此處以一種較全反射所需之臨界角還小之角度入射。 半導體晶片同時具有相同形式之橫切面,使半導體晶片 上之熱負載是均勻的。因此可有效地防止半導體晶片 中之應力。本發明之半導體晶片因此除了良好之光學 射出性之外亦具有均勻之較小之熱負載。 此外,本發明之目的是提供此種半導體晶片之製造方 法。 本發明之目的以下述方法達成:半導體晶片沿著一種 對該表面成傾斜而延伸之分割面而被切割。 藉由基板沿著傾斜之分割面而被切割,則整個基板幾 乎可用來製成此半導體晶片。可使用傳統之裝置以進 行此種分割方法。相對於一般之製程而言因此不會造 成額外之費用。本發明之方法因此不需巨大之材料損 耗即能以簡易且成本有利之方式來進行。 -4- 1229459 五、發明説明(3 ) 本發明其它有利之形式敘述在申請專利範圍各附屬 項中。 本發明以下將依據附圖來詳述。圖式簡單說明: 第1圖半導體晶片之透視_。 第2圖第1圖之半導體晶片之俯視圖。 第3圖桌1圖之半導體晶片之側視圖。 第4圖在第1圖之半導體晶片中具有一些可能之 光路徑之一種橫切面。 第5圖一種圖解,其顯示該射出率百分比相對於第 1圖之半導體晶片之幾何構造之各種不同之基準角之 關係。 第1圖是一種半導體晶片1 ,其具有基板2。基板2 是棱鏡形且除了基面3及上側4之外又具有多個側面 5 (其形式是傾斜式之平行四邊形)。在基板2之上側4 上施加一種具有活性層之層序列6,其上配置一種圓形 電極7。另一電極(第1圖中未顯示)在基板2之基面3 上。 第2圖是基板2之平行於基面3及上側4之橫切 面。此橫切面就像基面3 一樣以傾斜之平行四邊形(其 具有銳角φ)構成。由第3圖中可知,此側面5亦以傾斜 之平行四邊形(其其有銳角Θ )構成° 基板2以具有平行四邊形側面(其具有銳角)之平行 四面體構成時對光束之射出率是有利的。這依據第4 圖是很明顯的,若在基板2內部觀看一種點形式之光源 1229459 五、發明説明(4 ) 8時。例如,若光束9以角度α (相對於法線)入射至上 側4之表面時,此時角度α大於全反射之角度a 則其 在側4反射。光束9然後以角度α ! = :[ 80°- θ - α入射至 側面5。入射角α ,較全反射所需之臨界角α c還大。 光束9因此反射至側面5。但此光束9隨後以入射角 α 2 = 0 - α !入射至基面3。在此種情況下,入射角小於 全反射所需之臨界角a c ·光束9因此可由基板2中發 出。由所設定之入射角α !和α 2之關係明顯地可知:0 二9 0°時,光束9在此種入射角之範圍(此時入射之光束9 可由基板2中耦合而出)中不會向內反射。但在基準角 (9 <90°時即完全屬此種情況。由於基板2以平行四面 體構成,其平行四邊形之側面具有銳角,則此種由光源8 所發出之光束對射出率有貢獻之此種立體角會增大,這 樣會改良此種射出率之效率。 由基板2之射出率之提高可以半導體晶片模型用之 一種準確之計算來說明。第5圖是此種計算之結果。 此模型描述一種半導體晶片1,其中製成以氮化鎵(其折 射率是η = 2.5 )爲主之此層序列6。層序列6形成在碳化 矽構成之基板2上,碳化矽之折射率是η = 2.7,吸收係數 α二1 0⑽·1且邊長是0.2 5 ι_ .。層序列6除了活性層外 又包含一種部份透明之接觸層。但電極7以不透光方 式構成。射出之效率由下述情況決定:半導體晶片埋入 一種折射率η= 1 .5之澆注材料中。 如第5圖所示,基板2在垂直方向中傾斜以及因此使 1229459 五、發明説明(5 ) 垂直之基準角Θ變小時會使射出之效率大大地 就垂直之基準角Θ =90°之一種長方六面體而Η 率是25% 。就垂直之基準角之基板 出效率可加倍至5 0 % 。 較小之水平基準角Φ對射出效率同樣有良好; 水平之基準角Φ之影響當然小於垂直之基準角ί 因爲基板2之基面3在吸收時之效率可達5 0% 以一種銀導電黏合劑使半導體晶片1安裝至載 事實上即屬此種情況。反射回基板2中之光束 少。若基面3設計成可反射,則這樣是有利的。 由於垂直之基準角β較小,則經由側面5直接 容易而不會有先前之減弱現象。 若此種以AlInGaN或AlGalnP爲主之層序列 透明之由GaP所構成之視窗層時,則此處所進f 同樣適用。基板2亦可使用其它材料,例如藍雙 化鎵,氮化鋅,鑽石或石灰玻璃以取代碳化矽。 此外,此種基板以側面是傾斜之平行四邊形之 行六面體構成時所具有之優點是:基板2之橫七又 面3至上側4是保持相同的。熱因此可均勻地 列6導出。基板2之歐姆電阻由上側4至基面 同的。基板2上之電壓降因此保持較小且均勻 著。整體而言半導體晶片1之熱負載是均勻的 體晶片1中因此不會產生應力。 此外,活性層及配置在基面3上之電極之間之 提高。 ,射出效 ϊ言,射 之影響。 ? 0 這是 。這在 體上時 因此較 &射出較 6具有 ί之計算 f石,氮 :此種平 丨面由基 由層序 3是相 地分佈 。半導 :電流由 -7- !229459 五、發明説明(6 ) 於基板2之相同形式之橫切面而可無阻礙地流動。半 導體晶片1之特徵是較低之前向電壓。 爲了製半導體晶片1,則基板2首先設有一種層序列 6。此基板2然後藉助於一種具有傾斜式切鋸刀片之切 鋸裝置來對此基板2進行切鋸。在此種切鋸方法中,在 活性面及基板上不會產生損耗。這在基板2製造及層 序列6以高成本生長時是特別有利的。 此外,此種切鋸方法在基板(例如,SiC或Ga As)上製造 傳統之發光二極體時已爲人所知且已被使用,其中只有 切鋸刀片之傾斜度須改變。因此,亦不會產生其它之製 造成本。 此處所製成之半導體晶片特別適合在上述由紫外光 至紅外光之頻譜區域中製成各發光二極體。 1.··半導體晶片 2.. .基板 3 ...基面 4.. .上側 5…側面 6 ...層序列 7 ...電極 8 ...光源 9 ...光束

Claims (1)

1229459 -— 六、申請專利範圍 第90 1 1 6 1 06號「可發射光束之半導體晶片及其製造方法 」專利案 (92年4丨月修正) 六、申請專利範圍: 1. 一種可發射光束之半導體晶片,其具有一個活性層及 多個在活性層(6 )之範圍中在側面以此活性層(6 )爲 邊界之側面(5),其特徵爲:此半導體晶片具有至少四 個傾斜式平行四邊形之側面(5 )(其形成銳角)。 2. 如申請專利範圍第1項之可發射光束之半導體晶片, λ中此半導體晶片具有至少四個傾斜式平行六邊形 之側面(5 )(其形成銳角)。 3. 如申請專利範圍第1或2項之可發射光束之半導體 晶片,其中此活性層(6 )配置在基板(2 )上。 4. 如申請專利範圍第3項之可發射光束之半導體晶片, 其中此活性層(6 )之光束一部份在基板(2 )上之方向 中發射。 5. 如申請專利範圍第1或2項之可發射光束之半導體 晶片,其中各平行四邊形之側面(5 )中之銳角Θ小於 80。。 6. 如申請專利範圍第3項之可發射光束之半導體晶片, 其中各平行四邊形之側面(5 )中之銳角0小於80°。 7. 如申請專利範圍第4項之可發射光束之半導體晶片, 其中各平行四邊形之側面(5 )中之銳角Θ小於8(Γ。 1229459 六、申請專利範圍 8_如申請專利範圍第1或2項之可發射光束之半導體 晶片,其中此基板(2 )以藍寶石,氮化鎵,氮化矽,氧化 鋅,鑽石或石英玻璃爲主而製成。 9. 如申請專利範圍第3項之可發射光束之半導體晶片, 其中此基板(2 )以藍寶石,氮化鎵,氮化矽,氧化鋅,鑽 石或石英玻璃爲主而製成。 10. 如申請專利範圍第4項之可發射光束之半導體晶片, 其中此基板(2 )以藍寶石,氮化鎵,氮化矽,氧化鋅,鑽 石或石英玻璃爲主而製成。 11· 一種可發射光束之半導體晶片之製造方法,首先在基 板(2 )之表面上形成一種活性層(6 ),然後此基板(2 ) 與活性層(6 ) —起切鋸成半導體晶片,其特徵爲:此半 導體晶片沿著一種傾斜於表面而延伸之分割面(5 )而 切割。 12.如申請專利範圍第1 1項之方法,其中使用一種具有 傾斜式切鋸刀片之切鋸裝置來切割此半導體晶片。
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