TWI470842B - 半導體晶片、具複數個半導體晶片之顯示器及其製造方法 - Google Patents

半導體晶片、具複數個半導體晶片之顯示器及其製造方法 Download PDF

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Description

半導體晶片、具複數個半導體晶片之顯示器及其製造方法
本發明涉及一種具有半導體本體之半導體晶片、具複數個半導體晶片之顯示器及其製造方法。
用在例如定向器(Beamer)或投影機中的半導體晶片已為人所知,該定向器或投影機係與成像元件相連接,其中例如使用液晶顯示器(LCD-liquid crystal display)或數位式光處理器(DLP-digital light processor)作為成像元件。然而,此種半導體晶片與成像元件的組合會由於光學損耗而無效率且在輻射通道之方向中需要大的構件高度。
可更有效率且更緊密地將半導體晶片和成像元件所形成之配件製作在一種構件中。然而,這樣會不利地發生以下問題,即:由一具有發射性之半導體晶片而來之輻射將到達可能已關閉之相鄰的半導體晶片且在該處發出。這樣會不利地使此種構件之對比(Contrast)下降。
本申請案的目的是提供一種半導體晶片,其中可避免在橫向中發出輻射,這樣可在前向中有利地使效率提高。此外,本申請案的目的是提供一種具有複數個半導體晶片之顯示器,其中可避免半導體晶片之已發出的輻射入射至相鄰的半導體晶片中,使該顯示器顯示出較佳的對比。又,本申請案的目的是提供此種半導體晶片-及顯示器之製造方法。
上述目的另外藉由具有申請專利範圍第1項特徵之半導體晶片、具有申請專利範圍第8項特徵之顯示器、具有申請專利範圍第14項特徵之製造半導體晶片之方法及具有申請專利範圍第15項特徵之製造顯示器之方法來達成。半導體晶片、顯示器之有利的其它形式及其製造方法描述在申請專利範圍各附屬項中。
在一實施形式中,半導體晶片具有一由半導體材料構成的半導體本體、一在輻射方向中配置在該半導體本體之後的耦出面、及一鏡面層,其中該半導體本體具有一用來產生輻射之活性層。該鏡面層配置在該半導體本體之遠離該耦出面之此側上。該活性層和該鏡面層之間的距離須受到調整,使得由該活性層在耦出面之方向中所發出之輻射受到該鏡面層上所反射之輻射的干擾,以使該半導體晶片所發出之輻射的輻射特性在前向中顯示出優先方向。該鏡面層可以是例如由銀構成的金屬層。該耦出面及/或該鏡面層可形成為平坦狀。
光電半導體晶片特別是指一種半導體晶片,其可將所產生的電子式資料或能量轉換成光發出量或反之亦可。例如,光電半導體晶片是一種可發出輻射的半導體晶片。
輻射特性描述光強度之角度相對於主輻射方向中之強度的相關性。主輻射方向因此相對於活性層-或半導體晶片之橫向範圍而言為垂直方向。
目前,須設計該活性層至該鏡面層之距離,使半導體晶片之輻射發出量更強地對準至前向中,即,在主輻 射方向中放大,特別是在垂直於該活性層之橫向範圍的方向中放大。較佳為,須調整該活性層和該鏡面層之間的距離,使輻射強度在前向中成為最大。活性層側面或半導體晶片側面之輻射發出量由於已調整的距離而下降或較佳是受到抑制。半導體晶片因此未具有藍伯(Lambertic)輻射特性。此種方位在概念”定向成形(Beamshaping)”下亦已為此行的專家所知悉。
前向中的優先方向另外藉由共振而產生。半導體本體中形成一種強度分布,其可有利地在前向中達成該半導體晶片之輻射發出量,此處,所謂前向是指垂直於該半導體晶片之橫向範圍的方向,特別是指主輻射方向。
在另一形式中,一種澆注材料配置在半導體本體上,其折射率小於半導體材料之折射率。因此,半導體本體之耦出面上之折射率跳躍值較小。
依據至少一實施形式,半導體晶片不是雷射而是發光二極體,特別是所謂共振空腔發光二極體或簡寫為RC-LED。所發出之輻射之相干(coherent)長度因此較小。
由半導體晶片所發出之輻射較佳是基本上經由半導體晶片之耦出面發出。較佳為,由活性層所發出之輻射之80%,特別佳為90%,係經由該耦出面而由半導體晶片發出。
該鏡面層較佳是另外亦可用作半導體晶片之p-接觸區。半導體晶片之n-接觸區同樣可在半導體晶片之與該耦出面相對之此側上形成。例如,n-接觸區以電性絕緣的方式配置在該鏡面層之遠離該半導體晶片之此側上且 藉由電性絕緣之通孔(所謂Vias)經由鏡面而延伸至半導體晶片之n-側。或是,半導體晶片之耦出側上之n-接觸區配置在半導體本體和該澆注材料之間。在此種情況下,該n-接觸區較佳是一種可透過輻射之層,其例如具有TCO或形成為金屬柵格接觸區。
在另一形式中,該耦出面顯示一種橫向範圍,其小於半導體本體之橫向範圍。半導體本體特別是具有一主面,其配置成與鏡面層相對向,其中該主面以區域方式包括該耦出面。該耦出面較佳是配置在主面中央。這特別是表示:在主面之邊緣區域(其配置在該耦出面之附近)中基本上不發出輻射。邊緣區域中較佳是最多可發出該活性層所發出之輻射之10%。
在該半導體晶片之俯視圖中,半導體晶片具有一主面,其具有多個區域(所謂像素)。一個像素例如包括該耦出面,其中相鄰之像素橫向相鄰地配置在該耦出面上,有利的方式是無輻射(或幾乎無輻射)經由該耦出面發出。
在另一形式中適合使用以下公式:p2 =p1 (d1 -d3 ) tan(asin(n2 /n1 ))+d2 tan(α2 ),其中p1 是已施加了電流之活性層的一半範圍,p2 是耦出面之一半範圍,d1 是半導體本體之高度,d2 是澆注材料之高度,d3 是活性層和鏡面層之間的距離,n1 是半導體材料之折射率,且n2 是澆注材料之折射率,0α2<90°。
上述之一半範圍是指橫向的一半範圍。
當已施加了電流之活性層具有一半範圍p1 時,則所 屬之耦出面p2 之最佳的最小一半範圍是藉由以上公式來算出。半導體晶片之對比另外受到不確定因素d2 tan(α2 )所限制,此乃因在大的角度α2 時tan(α2 )朝向無限大。這表示:對比不是可任意變大。此乃因輻射的一部份通常與該耦出面相鄰地發出。此外,在半導體本體之材料和澆注材料之間之界面上造成菲涅爾(Fresnel)反射,使反射光反射回到該半導體本體中,於半導體本體中在鏡面層上反射,且因此經由與耦出面相鄰的區域而發出。
在另一形式中,在活性層和該耦出面之間配置一布拉格(Bragg)-鏡面。此布拉格-鏡面較佳是由多個λ/4-層構成,例如,由5個λ/4-層構成。此布拉格-鏡面較佳是包括Alx Ga(1-x) N-層和GaN-層。這樣配置而成的布拉格鏡面可有利地使定向成形-效果提高且因此大大地提高半導體晶片之效率。特別是此布拉格-鏡面使前向中的輻射發射量放大。
此布拉格-鏡面可有利地使前向中發出的輻射之強度提高,且使橫向中發出的輻射之強度下降。
該耦出面和半導體本體具有一垂直對稱軸,其中該活性層之對稱軸和該耦出面之對稱軸較佳是直接重疊著。有利地配置該布拉格-鏡面,使該布拉格-鏡面之對稱軸成為與活性層之對稱軸和該耦出面之對稱軸一致。該布拉格-鏡面較佳是積體化於半導體本體中。
在另一不同形式中,該半導體本體不具有像布拉格-鏡面之類的鏡面。特別是在活性層和耦出面之間不存在一種作為反射用的中間層。該耦出面之反射率因此例如 可在20%(含)和60%之間或在25%(含)和50%之間。此種小的反射率特別是可藉由該澆注材料來實現。
在另一形式中,在該澆注材料之遠離該半導體本體之此側上施加一轉換層。此轉換層較佳是包括透明的陶瓷或半導體材料,例如,II/VI-半導體材料。此轉換層較佳是不具備例如轉換粒子之類的散射中心。或是,此轉換層具有一種嵌入有轉換粒子的母材(matrix material),其中各轉換粒子的折射率和母材之折射率相等,因此各轉換粒子不會形成散射中心。
該轉換層適合用來將該活性層所發出之輻射轉換成另一波長的輻射。因此,可形成該轉換層,以進行一種全(full)轉換。所謂全轉換是指,該轉換層將活性層所發出之輻射的大部份轉換成另一波長的輻射,使晶片基本上只發出已轉換之輻射。或是,進行一部份轉換。所謂一部份轉換特別是指,須形成該轉換層,使活性層所發出之輻射中只有一部份轉換成另一波長的輻射,以使該晶片發出由已轉換的輻射和由活性層所發出之輻射所構成的混合輻射。
該轉換層具有一與該澆注材料不同的折射率。該轉換層之折射率較佳是須配合該半導體材料之折射率。這表示:該轉換層之折射率近似於該半導體本體之折射率。該轉換層之折射率和該半導體本體之折射率之間的差應儘可能小,較佳是小於10%。因此,在澆注材料和該轉換層之間的界面上同樣會發生菲涅爾-反射,這樣會使反射光反射回到半導體本體中,於該處在鏡面層上反 射且然後經由主面發出。
在另一形式中,半導體晶片是一種LED,較佳是薄膜-LED。本申請案之範圍中,被視為薄膜-LED的此種LED在製造期間生長基板較佳是完全剝除,該生長基板上以磊晶方式生長有該半導體本體。
該半導體本體,特別是半導體材料,較佳是以InGaN,InGaAlP或InAlGaAs為主。
在一實施形式中,半導體晶片不具有澆注材料。在此種情況下,該轉換層直接與半導體本體相連接,這例如藉由半導體材料和該轉換層之直接結合(bonding)來達成。
該耦出面具有一種介於100奈米(含)至100微米(含)之間的範圍之橫向範圍。該耦出面之橫向範圍較佳是在2微米(含)和10微米之間的範圍中。
在一實施形式中,顯示器具有複數個上述半導體晶片,其在橫向中相鄰地配置著。例如,多個半導體晶片在橫向中相鄰地配置在一共用的載體基板上。半導體晶片因此較佳是無距離地相鄰配置著。或是,在該些半導體晶片之間配置多個區域,其活性層在操作時未施加電流,使該些區域中在操作時不產生輻射。
與半導體晶片相關聯而描述之特徵亦適用於顯示器且反之亦然。
具有上述半導體晶片之顯示器之特徵特別是高的對比。此種高的對比可以下述方式來實現,即:該顯示器之各別的半導體晶片分別具有一種在前向中顯示出優先 方向的輻射特性,使所發出的輻射中最多只有一小部份入射至相鄰的半導體晶片中且在該處發出。
在該顯示器之另一形式中,該複數個半導體晶片具有一共用的半導體本體。該半導體本體因此具有一活性層,其具有在橫向中互相隔開且在操作時施加了電流之多個區域。操作時施加了電流之活性層之各區域之間分別配置一區域,此區域中該半導體本體包含一種在操作時未施加電流的半導體材料。
在另一形式中,該活性層之施加了電流之區域及相鄰之半導體晶片的耦出面分別互相配置在一橫向距離中。較佳方式為,一耦出面分別對稱地垂直配置在各別之施加了電流之一活性層上。
在另一形式中,在相鄰的半導體晶片之澆注材料之間分別配置一凹入區,其較佳是包含折射率大約為1之氣體。在此種情況下,每一個半導體晶片或半導體晶片之每一區域都具有一種澆注材料,其中在各別之半導體晶片之間的區域中在半導體材料上未配置澆注材料,而是在該區域中包含該氣體。
在另一形式中,在相鄰之半導體晶片之活性層操作時施加了電流之區域之間的活性層之遠離該澆注材料之此側上分別配置一吸收層。此半導體本體因此具有積體化於該活性層之施加了電流之區域之間的吸收材料,其中該材料適合用來吸收由該活性層之施加了電流之區域所發出的輻射。吸收層和填充了氣體之凹入區因此垂直地重疊配置著,其中在該吸收層和該凹入區之間配置該 半導體本體之半導體材料。此半導體材料在操作時未施加電流。該凹入區和該吸收層有利地消除所發出之光,該光由半導體晶片向相鄰之半導體晶片之方向中發出。藉由半導體材料和氣體之間較高的折射率跳躍,則發出至相鄰晶片之方向中的輻射將在該凹入區發生全反射且然後在該吸收層中被吸收。此種輻射因此可有利地不再由相鄰晶片發出,以使此顯示器之對比有利地提高。
在另一形式中,該轉換層具有多個區域,其適合用來將該活性層所發出之輻射轉換成不同波長的輻射。在該轉換層之俯視圖中,該轉換層具有多個區域,其適合用來將該活性層所發出之輻射轉換成波長互相不同的輻射。例如,須形成第一區,使由該活性層所發出之輻射轉換成紅色的輻射,須形成第二區,使該活性層所發出之輻射轉換成綠色的輻射,且須形成第三區,使該輻射未改變地通過或轉換成黃色的輻射。
較佳是該轉換層之一區分別配置在一個半導體晶片之後,使得在顯示器之俯視圖中該轉換層之不同區例如形成矩陣形式的配置。
藉由將該轉換層設置在半導體晶片之輻射通道中,則由晶片發出之輻射之發射顏色可改變。具有不同彩色區之轉換層特別是用來產生一種全彩色-顯示器。因此,例如可實現一種RGB(紅綠藍)-顯示器。轉換而得的白色顯示器另外可用在像素化的探照燈中。
一種半導體晶片之製造方法具有以下各步驟:-製備一種由半導體材料構成的半導體本體,其具有 用來產生輻射之活性層,及-在該半導體本體上配置鏡面層,須調整該活性層和該鏡面層之間的距離,使由該活性層發出至一耦出面的方向中之輻射受到一種在該鏡面層上反射之輻射的干擾,以產生該半導體晶片之已發出之輻射的輻射特性,其在前向中顯示出優先方向。
在另一形式中,上述方法具有另一步驟:-在遠離該鏡面層之此側上在該半導體本體上配置一種澆注材料,其折射率小於該半導體材料之折射率。
與半導體晶片相關聯而描述之特徵亦適用於上述方法且反之亦然。
在另一形式中,製成該顯示器,包括複數個半導體晶片,其以上述方法製成。
本發明之其它優點和有利的其它形式描述在以下與圖1至圖5相關聯而描述之實施例中。
各圖式中相同-、相同形式或作用相同的各組件分別設有相同的參考符號。各圖式中所示的各元件及其之間的大小比例未必依比例繪出。反之,為了清楚及/或易於理解,各別元件(例如,層、結構、組件和區域)已予加厚或大尺寸地顯示出。
圖1中顯示一個半導體晶片100,其包括半導體本體6和配置在該半導體本體6上的澆注材料7。該半導體晶片100例如是LED,較佳是薄膜-LED。
半導體晶片6由例如以InGaN,InGaAlP或InAlGaAs 為主之半導體材料構成。半導體本體具有一用來產生輻射且在操作時施加了電流之活性層2。活性層之在操作時施加了電流之部份因此未在該半導體本體6之整個橫向範圍上延伸,而是集中地配置在半導體本體6之半導體層中。這表示:在半導體晶片100之俯視圖中半導體本體6在操作時具有一個位於中央之施加了電流的區域,此區域中產生輻射,其中該晶片100之相鄰的邊緣區在操作時未施加電流。
半導體本體6包括磊晶沈積之多個層,其形成半導體本體,其中活性層2積體化於該些層中。
半導體本體6具有一主面,其上配置著該澆注材料7。在該半導體本體6之遠離該澆注材料7之此側上配置一鏡面層1。
該澆注材料的折射率小於該半導體本體6之半導體材料的折射率。例如,該澆注材料包括矽酮。該澆注材料在該半導體本體6之主面上配置成層。半導體本體6之側面較佳是未具備該澆注材料7。
該鏡面層1適合用來將活性層2所發出之輻射發出至主面之方向中。由半導體晶片100所發出之光因此直接由活性層2在主面之方向中(請參閱箭頭3之輻射通道)發出或間接地在鏡面層1上反射(請參閱箭頭4之輻射通道)而發出。此種直接光3和反射光4依據活性層2和鏡面層1之間的距離d3 而產生一種干擾圖像。此種效應使該半導體晶片100之內部的輻射特性改變。為了使此種半導體晶片100之效率和對比都可提高,首先須使該半 導體晶片之藍伯(Lambertic)發射更強地對準至前向中。此種效應亦以概念”定向成形”而已為此行的專家所知悉。這能具體地以下述方式來達成,即:須選取該鏡面層1和活性層2之間的距離d3 ,以藉由共振而在前向中使發射強度放大,較佳是成為最大。
於是,該半導體晶片100可有利地具有一耦出面9,由此使活性層2中所發出之輻射的大部份由該半導體晶片中發出,其中該耦出面9的橫向範圍較佳是小於該半導體本體6的橫向範圍。因此,該耦出面9集中地配置在半導體晶片100中,使該半導體晶片100在半導體晶片之俯視圖的中間區中具有該耦出面9,其與由半導體晶片中幾乎未發出輻射-或未發出輻射之各區域10相鄰。
當施加了電流之活性層具有半值範圍p1 時,則所屬之耦出面p2 之最佳的半值範圍係由以下公式算出:p2 =p1 (d1 -d3 ) tan(asin(n2 /n1 ))+d2 tan(α2 ),其中d1 是半導體本體6之高度,d2 是澆注材料7之高度,d3 是活性層2和鏡面層1之間的距離,n1 是半導體材料之折射率,且n2 是澆注材料7之折射率,α2 介於0度(含)和90度之間或介於20度(含)和60度之間。
距離d3 例如是介於50奈米(含)和130奈米之間或介於75奈米(含)和105奈米之間。此距離d3 特別是在0.5 n1 λ中,其中λ是由半導體晶片所發出之主波長。折射率n1 例如可介於2.2(含)和2.7之間且折射率n2 例如可介於1.3(含)和1.75之間。
在該澆注材料7之遠離該半導體本體6之此側上配 置一轉換層8,其適合用來將活性層2所發出之輻射轉換成另一波長的輻射。該轉換層因此具有一與半導體材料之折射率相配合的折射率,其例如為折射率n1
在半導體材料6和該澆注材料7之間的界面上以及在該澆注材料7和該轉換層8之間的界面上,會發生菲涅爾反射,使反射光轉向回到半導體本體6中且在該處在鏡面層1上反射至耦出面之方向中。
為了在此種半導體晶片100中使定向成形-效果提高,則可在半導體本體6中將一布拉格-鏡面11積體化於活性層2和耦出面9之間。布拉格-鏡面11例如具有5個由Alx Ga(1-x) N和GaN構成的λ/4-層。
該耦出面9、布拉格-鏡面11和活性層2因此較佳是集中地配置在半導體晶片100中。
藉由半導體晶片100內部中該距離d3 之最佳化,則在與傳統晶片比較下此種晶片之輻射特性具有高的效率和較佳的對比。此對比是操作時由該耦出面9所發出之輻射及操作時由相鄰之區域10所發出之輻射之比。相鄰之區域10中,由半導體晶片100發出之輻射很少或甚至無輻射發出。
該耦出面9之橫向範圍可在100奈米(含)至100微米之間的範圍中,較佳是在2微米和10微米之間。
半導體晶片100可用在全彩色顯示器中或亦可用於已像素化之探照燈中。
圖2A中的圖中顯示由該耦出面發出之總發射量相對於該距離d3 之關係。例如,該圖與依據圖1之實施例的 半導體晶片100有關。
圖2A之曲線A1 顯示:該耦出面之耦出效率直接與活性層和鏡面層之間的距離有關。該耦出效率特別是在90奈米之距離時具有最大值,其較佳是具有最多10%或最多5%之容許度(tolerance)。超過或小於此最佳的距離時,該耦出面之耦出效率將下降。這表示:在大於或小於90奈米的距離之區域中,由活性層所發出之輻射的一部份會發出至該耦出面之相鄰區域中。然而,此輻射會不利地使此種晶片之對比下降,這特別在顯示器應用時是不利的。
曲線A1 顯示圖1之實施例之半導體晶片100,但活性層和耦出面之間未配置布拉格-鏡面。資料點係與活性層和耦出面之間配置有布拉格-鏡面之半導體晶片有關。此資料點藉由點B1 而顯示在圖2A之圖中。如圖所示,藉由此種配置之布拉格-鏡面可使耦出面之區域中的耦出效率更加提高。特別是可使所謂定向成形-效果提高。
圖2B的圖中顯示上述對比,即,該耦出面之相鄰區域中總功率之份量相對於活性層和鏡面層之間的距離d3 之關係。就像由曲線A2 可得知一樣,在較大的距離d3 時可有利地使對比提高。
圖2B之圖之曲線A2 亦與圖1之實施例之半導體晶片有關,但圖1中布拉格-鏡面未積體化於半導體本體中。積體化著布拉格-鏡面之半導體晶片及所屬之資料點以點B2 來表示。具有已積體化之布拉格-鏡面的半導體 晶片因此顯示出一般的對比。
圖2C的圖中顯示輻射強度相對於輻射角度的關係,其中各別的曲線A3 至A7 所具有之介於活性層和鏡面層之間的距離d3 並不相同。曲線A3 至A7 以未具備積體化之布拉格-鏡面的半導體晶片為主,曲線B3 則以具備積體化之布拉格-鏡面的半導體晶片為主。曲線A3 以100奈米之距離d3 為依據、曲線A4 以90奈米、曲線A5 以80奈米、曲線A6 以70奈米且曲線A7 以110奈米為依據。活性層和鏡面層之間具有大距離的曲線(即,曲線A3 和A4 )在角度0度時顯示出小的效率。反之,曲線A6 和A5 在0度時顯示出高的效率。因此,在這些距離時,輻射特性在前向(即,0度之方向)中顯示出優先方向。
高的效率亦能以具有積體化之布拉格-鏡面的晶片來達成,請參閱曲線B3
圖3中顯示一種顯示器1000,具有複數個半導體晶片100,其在橫向中相鄰地配置著。半導體晶片100基本上對應於圖1之實施例的半導體晶片,其中圖3之晶片中布拉格-鏡面未積體化於半導體本體6中。
該顯示器1000之半導體晶片100具有一共用之半導體本體6。這表示:各半導體晶片100共同在複合物中生長在生長基板上。因此,複合物中形成至少一具有多個區域的活性層,該些區域在操作時須施加電流。在操作時施加了電流之活性層之該些區域之間分別設置一橫向距離,使該複合物具有多個區域,其在操作時不產生輻射。
該顯示器1000具有複數個耦出面9、10,其分別互相隔開一橫向距離而配置著。一耦出面在垂直方向中分別配置在一活性層之後。該顯示器因此設計成具有區域9、10,操作時輻射由區域9、10發出,其中該些區域藉由其它在操作時無輻射發出之區域而互相隔開。
為了確保此種顯示器之最大對比,有利的方式是使半導體晶片之已發出的輻射未入射至相鄰之半導體晶片中。於是,每一個半導體晶片100之活性層2和鏡面層1之間的距離須個別最佳化地調整,如圖1之實施例中所述者。然後,為了使發射至相鄰之半導體晶片中的輻射被消除且因此使此種顯示器之對比更加提高,則在半導體晶片之間可在澆注材料7中配置一種填充著氣體之凹入區12且在半導體本體6中在該活性層2之操作時施加了電流之區域之間配置一吸收層13。藉由半導體材料和氣體之間明顯之折射率跳躍,則發出至相鄰之半導體晶片之方向中的輻射14將在凹入區12上發生全反射且在吸收層13中被吸收。因此,此輻射不再由相鄰之半導體晶片發出,這樣可有利地使此種顯示器之對比提高。
於此,該吸收層13和該凹入區12垂直地重疊配置著。該吸收層13因此可直接鄰接於該鏡面層1而配置在半導體本體6中。
又,圖3之實施例就半導體晶片100而言與圖1之實施例一致。
圖4之顯示器之實施例與圖3之實施例之不同點在於,半導體本體上未配置該澆注材料。該顯示器直接在 半導體本體6上具有該轉換層8,其結構化地形成。顯示器1000之該轉換層8具有複數個區域K1 ,K2 ,其將該活性層2所發出之輻射轉換成不同波長之輻射。特別是在該耦出面9上方配置複數個轉換區,其互相藉由一距離而隔開。該距離中例如包含空氣。於此,該轉換層之一區域配置在操作時可施加電流之活性層2之每一區域之後。每一區域較佳是發出一與其它區域不同之轉換後之波長,以便有利地實現例如RGB-顯示器1000。
此外,圖4之實施例與圖3之實施例基本上相同。
圖5中顯示一種用來製造例如圖1之實施例之半導體晶片的流程圖。在步驟V1 中,製備一種由半導體材料構成之半導體本體,其具有一用來產生輻射之活性層。然後,在步驟V2 中,一鏡面層配置在半導體本體上。因此,須調整該活性層至鏡面層之距離,使由活性層發出至半導體本體之耦出面之方向中的輻射可與鏡面層中所反射的輻射發生干擾,以產生該半導體本體之已發出之輻射的輻射特性,其在前向中顯示出一種優先方向。
然後,在步驟V3中,一種澆注材料施加在半導體本體之遠離該鏡面層之此側上,其中該澆注材料之折射率小於該半導體材料之折射率。
本發明當然不限於依據各實施例中所作的描述。反之,本發明包含每一新的特徵和各特徵的每一種組合,特別是包含各申請專利範圍-或不同實施例之各別特徵之每一種組合,當相關的特徵或相關的組合本身未明顯地顯示在各申請專利範圍中或各實施例中時亦 屬本發明。
本專利申請案主張德國專利申請案10 2011 015 726.3之優先權,其已揭示的整個內容在此一併作為參考。
100‧‧‧半導體晶片
1000‧‧‧顯示器
1‧‧‧鏡面層
2‧‧‧施加了電流之活性層
3‧‧‧活性層之直接光
4‧‧‧反射光
5‧‧‧邊界射束
6‧‧‧半導體本體
7‧‧‧澆注材料
8‧‧‧轉換層
9‧‧‧耦出面
10‧‧‧相鄰區域
11‧‧‧布拉格-鏡面
12‧‧‧空氣間隙
13‧‧‧吸收層
14‧‧‧光束
V1 ,V2 ,V3 ‧‧‧方法之步驟
p1 ,p2 ,p3 ,p4 ‧‧‧半值範圍
d1 ,d2 ‧‧‧高度
d3 ‧‧‧活性層至鏡面層之距離
A1 至A7 ‧‧‧不同距離d3時的耦出效率
B1 ,B2 ,B3 ‧‧‧以布拉格-鏡面達成的耦出效率
圖1顯示本發明之半導體晶片的實施例之橫切面。
圖2A至圖2C分別示意地顯示耦出效率相對於活性層和鏡面層之間的距離的關係及輻射特性相對於輻射角度的關係。
圖3和圖4分別顯示本發明之顯示器之一實施例的橫切面。
圖5是本發明之半導體晶片的製造方法的流程圖。
100‧‧‧半導體晶片
1‧‧‧鏡面層
2‧‧‧施加了電流之活性層
3‧‧‧活性層之直接光
4‧‧‧反射光
5‧‧‧邊界射束
6‧‧‧半導體本體
7‧‧‧澆注材料
8‧‧‧轉換層
9‧‧‧耦出面
10‧‧‧相鄰區域
11‧‧‧布拉格-鏡面
p1 ,p2 ,p3 ,p4 ‧‧‧半值範圍
d1 ,d2 ‧‧‧高度
d3 ‧‧‧活性層至鏡面層之距離

Claims (13)

  1. 一種光電半導體晶片(100),包括一由半導體材料構成之半導體本體(6)、一在輻射方向中配置在該半導體本體(6)之後的耦出面(9)、及一鏡面層(1),其中- 該半導體本體(6)具有一用來產生輻射之活性層(2),- 該鏡面層(1)配置在該半導體本體(6)之遠離該耦出面(9)之此側上,- 該活性層(2)和該鏡面層(1)之間的距離(d3 )須受到調整,使得由該活性層(2)在該耦出面(9)之方向中所發出之輻射受到該鏡面層(1)上所反射之輻射的干擾,以使該半導體晶片(100)所發出之輻射的輻射特性在前向中顯示出優先方向- 該半導體本體(6)上配置一種澆注材料(7),該澆注材料(7)的折射率小於該半導體材料的折射率,且- 適合:p2 =p1 *(d1 -d3 )*tan(asin(n2 /n1 ))+d2 *tan(α2 ),其中p1 是已施加電流之該活性層的一半範圍,p2 是該耦出面之一半範圍,d1 是該半導體本體之高度,d2 是該澆注材料之高度,d3 是該活性層和該鏡面層之間的距離,n1 是該半導體材料之折射率,且n2 是該澆注材料之折射率,0α2 <90°。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶片,其中該耦出面(9)所具有的橫向範圍小於該半導體本體之橫向範圍,該活性層(2)和該鏡面層(1)之間的距離(d3 )是90奈 米,且具有最多10%之容許度。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之半導體晶片,其中在該活性層(2)和該耦出面(9)之間配置一布拉格-鏡面(11)。
  4. 如申請專利範圍第3項之半導體晶片,其中該布拉格-鏡面(11)包括Alx Ga(1-x) N-層和GaN-層。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之半導體晶片,其中在該澆注材料(7)之遠離該半導體本體(6)之此側上或在該半導體本體(6)上施加一轉換層(8)。
  6. 一種顯示器(1000),其具有如申請專利範圍第1項所述之複數個半導體晶片(100),其在橫向中相鄰地配置著。
  7. 如申請專利範圍第6項之顯示器,其中所述之複數個半導體晶片(100)具有一共用之半導體本體(6)。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之顯示器,其中在操作時施加了電流之該活性層(2)之區域及相鄰之半導體晶片(100)之該些耦出面(9)分別互相以一橫向距離而配置著。
  9. 如申請專利範圍第6或7項之顯示器,其中在相鄰之半導體晶片(100)之該些澆注材料(7)之間分別配置一填充著氣體之凹入區(12)。
  10. 如申請專利範圍第6或7項之顯示器,其中在該活性層(2)之遠離該澆注材料(7)之此側上在相鄰之半導體晶片(100)操作時施加了電流之該活性層(2)之多個區域之間分別配置一吸收層(13)。
  11. 如申請專利範圍第6或7項之顯示器,其中在該澆注材料(7)之遠離該半導體本體(6)之此側上施加一轉換層(8),其具有複數個區域,所述複數個區域適合用來將該活性層所發出之輻射轉換成不同波長之輻射。
  12. 一種如申請專利範圍第1項所述之半導體晶片(100)的製造方法,包括以下各步驟:- 製備一種由半導體材料構成的半導體本體(6),其具有用來產生輻射之活性層(2),及- 在該半導體本體(6)上配置鏡面層(1),其中須調整該活性層(2)和該鏡面層(1)之間的距離,使由該活性層(2)發出至一耦出面(9)的方向中之輻射受到一種在該鏡面層(1)上反射之輻射的干擾,以產生該半導體晶片(100)之已發出之輻射的輻射特性,其在前向中顯示出優先方向。
  13. 一種顯示器(1000)之製造方法,該顯示器(1000)具有複數個以申請專利範圍第12項所述之方法製成的半導體晶片(100)。
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