TWI589022B - 輻射發射式半導體組件及用於製造輻射發射式半導體組件之方法 - Google Patents

輻射發射式半導體組件及用於製造輻射發射式半導體組件之方法 Download PDF

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亞歷山大 林可夫
史蒂芬 伊雷克
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Description

輻射發射式半導體組件及用於製造輻射發射式半導體組件之方法
本發明涉及一種輻射發射式半導體組件及用於製造輻射發射式半導體組件之方法。
液晶顯示器通常應用在像行動式無線裝置之類的手持式電子裝置中，發光二極體(LEDs)亦可用在液晶顯示器之背景照明中。然而，隨著這些裝置之構造深度之持續不斷的下降，對LEDs之構造高度的需求亦提高，使所述需求以傳統之構造形式不再能輕易地被達成。
本發明的目的是提供一種輻射發射式半導體組件，其有小的構造高度且能在使用上述裝置時提供足夠之光電流。此外，本發明提供一種簡易-且成本有利的方法以製造上述輻射發射式半導體組件。
又，上述目的藉由申請專利範圍獨立項之輻射發射式半導體組件或方法來達成。其它構成和適當方式是申請專利範圍附屬項的主題。
依據至少一實施形式，輻射發射式半導體組件具有至少一半導體晶片，其具有半導體層序列。此半導體層序列具有一用於產生輻射的活性區。此活性區特別是用於產生可見光、紫外線或紅外線光譜區中之輻射。該半導體層序列例如具有第一導電型之第一半導體層及第二導電型(不同於第一導電型)之第二半導體層。該活性區配置在第一半導體層和第二半導體層之間。為了與該半導體晶片達成電性接觸，該半導體晶片適當地具有第一終端面和第二終端面。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該半導體組件具有一安裝面，其上形成至少一電性接觸區以便達成半導體晶片的外部電性接觸。該安裝面特別是平行於半導體層序列之半導體層之主延伸面而延伸。此概念“平行”亦包括該安裝面和半導體層序列之主延伸面的相對配置，其中該安裝面和該主延伸面依據製造條件而形成一小的角度，大約是至多10°之角度。在垂直方向中該半導體組件係在該安裝面和該半導體組件之前側之間延伸。所謂垂直方向此處是指一種垂直於該安裝面而延伸之方向。同樣，所謂橫向是指一種平行於該安裝面而延伸之方向。
特別是在該安裝面上形成第一電性接觸區和第二電性接觸區。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該半導體組件具有一輻射發出面，其傾斜於或垂直於該安裝面而延伸。例如，該輻射發出面與該安裝面形 成一種介於60°(含)和120°(含)之間的角度，特別是介於85°(含)和95°(含)之間。該輻射發出面形成在該半導體組件之在橫向中鄰接於該半導體組件之一側面上。該輻射發出面特別是在橫向中與半導體晶片相隔開。該半導體組件特別是恰巧具有一輻射發出面。換言之，該半導體組件之其餘的側面和該半導體組件之前側都未具備一輻射發出面。該輻射發射式半導體組件之主輻射方向特別是平行於該安裝面而延伸。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該半導體組件具有一輻射導引層。此輻射導引層特別是配置在半導體晶片和該輻射發出面之間的輻射通道中。此輻射導引層對該半導體晶片之活性區中所產生的輻射是透明的或至少是半透明的。此輻射導引層特別是普遍地由半導體晶片延伸至該輻射發出面。即，此輻射導引層鄰接於該半導體晶片且形成該輻射發出面。此輻射導引層因此以區域方式形成該半導體組件之側面。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該半導體組件具有一反射體。此反射體特別是以區域方式鄰接於該輻射導引層。此反射體用於將該輻射導引層中所導引之在反射體之方向中傳送的輻射反射回到該輻射導引層中。此反射體可形成為漫射性反射體及/或方向性反射體。例如，此反射體包含一種塑料，其摻入著使反射率提高的粒子。例如，聚合物材料(大致上是一種矽樹脂(silicon))適合用於反射體中。例如，氧化鈦適合用作粒子。
在該半導體組件之俯視圖中，反射體至少以區域方式覆蓋半導體晶片，較佳是完全覆蓋。藉由該反射體可避免：經由該半導體晶片之前側而發出之輻射在垂直方向中由該輻射發射式半導體組件發出。特別是該輻射可反射回到該輻射導引層中且隨後經由側面之輻射發出面發出。
在輻射發射式半導體組件之至少一實施形式中，該半導體組件具有至少一半導體晶片，其具有半導體層序列，該半導體層序列具有一用於產生輻射之活性區。該輻射發射式半導體組件包含一安裝面，其上形成至少一電性接觸區以便達成該半導體晶片的外部接觸，其中該安裝面平行於半導體層序列之主延伸面而延伸。一輻射發出面傾斜於或垂直於該安裝面而延伸。該輻射發射式半導體組件另包含一輻射導引層，其配置在半導體晶片和該輻射發出面之間的輻射通道中。此外，該輻射發射式半導體組件包含一反射體，其以區域方式鄰接於該輻射導引層且在該半導體組件之俯視圖中覆蓋該半導體晶片。
藉由該輻射導引層和該反射體，以簡易方式製成半導體組件，其特徵為特別小的構造高度且在操作時經由一個(特別是只恰巧經由一個)側面之輻射發出面而發出輻射。又，相較於傳統之側面發射式半導體組件(其中半導體晶片置放於已製成的殼體中)，上述半導體組件之特徵為較佳的散熱。此外，該半導體組件特別是可成本有利地在晶圓級(wafer level)上製成。
該輻射發射式半導體組件特別是形成為一可表面安裝之組件(SMD)。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該輻射導引層包含一種輻射轉換材料。此輻射轉換材料用於將半導體晶片(特別是活性區)中所產生的具有第一尖峰波長之主輻射的至少一部份轉換成具有第二尖峰波長(不同於第一尖峰波長)之二次輻射。此輻射轉換材料可將半導體晶片中所產生的主輻射完全轉換或只轉換一部份。例如，該半導體組件發出一種混合光，其特別是對人類眼睛顯示成白色之光。例如，全部由該半導體組件所發出之輻射包含紅色、綠色和藍色光譜區中的輻射成份。此種半導體組件特別適合用於顯示裝置(大致上是液晶顯示器)之背景照明。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該輻射導引層形成該輻射發出面。在側視圖中，該反射體沿著整個周圍而圍繞著該輻射發出面。該反射體因此鄰接於該輻射發出面且在該輻射發出面的側面防止輻射發出。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，半導體晶片藉由一接觸軌而與接觸區相連接。例如，該接觸軌以區域方式配置在輻射導引層和反射層之間。該接觸軌特別是可以區域方式鄰接於該輻射導引層和該反射層。該接觸軌例如形成為一施加在該輻射導引層上的塗層。或是，該接觸軌例如可藉由導線接合-連接方式來形成。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，在該半導體組件之俯視圖中該輻射導引層完全圍繞該半導體晶片，特別是在該活性區之高度處。特別是該半導體晶片之側面完全以該輻射導引層來覆蓋。例如，該輻射導引層形成在半導體晶片上。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該輻射導引層於橫向中係配置在半導體晶片和該輻射發出面之間。橫向中由半導體晶片發出之輻射因此直接入射至該輻射導引層中。該輻射發出面於垂直方向中位於與半導體晶片相同的高度處。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，半導體晶片的前側於半導體組件的俯視圖中未具備該輻射導引層。特別是由安裝面來觀看時，該輻射導引層於垂直方向中延伸的範圍未超過-或只稍微超過該半導體晶片，即，至多超過最大垂直範圍之10%。該輻射導引層於垂直方向中因此使所發出的輻射不會擴大。至平面式光導中的入射作用因此較容易。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該輻射導引層具有至少一空白區，藉此使半導體晶片與接觸區形成可導電的連接。該空白區特別是於垂直方向中完全經由該輻射導引層而延伸。特別地，該空白區在直接的輻射通道外部配置在半導體晶片和該輻射發出面之間。由半導體晶片之面向該輻射發出面之側面所發出的輻射在該輻射發出面的方向中發出，此輻射在未事先反射時將不會入射至該空白區。就該半導體晶片和 接觸區之間的可導電的連接之形成而言，該空白區可適當地以可導電的材料(例如，金屬)來填充。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該輻射導引層於垂直方向中配置在半導體晶片和反射體之間。經由半導體晶片之前側所發出的輻射因此將入射至該輻射導引層。藉由反射體，則垂直方向中由半導體晶片所發出的輻射將轉向至輻射發出面的方向中。垂直方向中，該輻射發出面由安裝面觀看時位於半導體晶片的上方。此種構成特別適用於形成為表面發射器的半導體晶片，此種半導體晶片中只有較少的輻射成份(例如，最多30%)由側面發出。此種構成中，輻射發出面的垂直範圍在製造時可藉由該輻射導引層之垂直範圍來調整而與半導體晶片之垂直範圍無關。
在另一種構成中，反射體在橫向中完全圍繞半導體晶片。因此，藉由反射體以防止半導體晶片之側面發射，以使輻射經由半導體晶片之前側而完全地入射-或至少80%或更多入射至輻射導引層中。
在另一種構成中，該輻射導引層完全地覆蓋-或至少一部份覆蓋半導體晶片之前側及該半導體晶片之側面(特別是所有的側面)。因此，至該輻射導引層中的輻射入射可經由半導體晶片之較大的表面來達成。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，半導體晶片在至少二個外表面上具有一鏡面層。特別是在面向該輻射發出面之側面的外部該半導體晶片可在所有的外表面上設有一鏡面層。此鏡面層例如可藉由 金屬層及/或藉由介電質鏡面結構(大致上是佈拉格(Bragg)-鏡面)來形成。
藉由鏡面層可定義：在半導體晶片之哪一位置應防止輻射之發出。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，半導體晶片配置在一導線架上。此導線架特別是形成至少一接觸區以與半導體組件達成電性接觸。
依據輻射發射式半導體組件之至少一實施形式，該接觸區藉由半導體晶片上的塗層來形成。相較於導線架而言，此種塗層之特徵為較小的厚度，使半導體組件之構造高度廣泛地下降。特別是安裝面上的接觸區和反射體在垂直方向中互相對齊。
在製造多個輻射發射式半導體組件的方法中，依據至少一實施形式，製備多個半導體晶片，其分別具有半導體層序列，該半導體層序列具有一用於產生輻射的活性區。例如，所述多個半導體晶片以矩陣形式定位在例如一輔助載體上或一導線架複合物上。形成一輻射導引層，其鄰接於該半導體晶片。此輻射導引層至少以區域方式而以一種反射材料來改型以形成一反射體。然後，劃分成多個輻射發射式半導體組件，其中每一半導體組件具有至少一半導體晶片且在劃分時該輻射導引層和該反射體須分開，使該輻射導引層形成已劃分之半導體組件的輻射發出面。
反射體的形成及/或輻射導引層的形成例如可藉由澆注來達成，其中此概念“澆注”通常是指一種用 於施加型材的方法且特別是亦包括濺鍍澆注、濺鍍壓製和模鑄壓製。
依據上述方法之至少一實施形式，該輻射導引層在劃分之前於橫向中完全由該反射體所圍繞著且在劃分時自由地設置著。因此，在劃分時產生該組件之側面，其上自由地設置著該輻射導引層。在形成有該輻射發出面之所述側面上，該反射體和該輻射導引層互相對齊。
上述劃分例如以機械方式(大致上是切鋸或切割)、化學方式(大致上是蝕刻)或以相參(coherent)的輻射(大致上是雷射)來進行的加工而達成。
因此，已劃分的半導體組件之側面(特別是輻射發出面)可具有劃分步驟之痕跡，其大致上是機械加工或化學加工或雷射束的作用所造成的痕跡。
依據上述方法之至少一實施形式，在以反射材料進行改型之前在輻射導引層中形成多個隔離溝槽。特別是該輻射導引層藉由該些隔離溝槽而劃分成與即將製成的半導體組件之數目同樣多的區段。該輻射導引層之側面因此在該些隔離溝槽形成時產生。特別是該反射材料在該輻射導引層改型時形成在該輻射導引層之在該些隔離溝槽形成時所產生之側面上。與此不同的是，該輻射導引層之各別區段亦已在該輻射導引層形成時形成，這例如藉由適當地形成的鑄模來達成。
在該輻射導引層改型之前，該輻射導引層之各別區段分別具有至少一半導體晶片且各別區段配置在 一新的網目中，使得該輻射導引層之各別區段之間的距離在以反射材料來改型時大於所述隔離溝槽之寬度。
依據上述方法之至少一實施形式，在形成該輻射導引層之後對該半導體晶片進行電性接觸。例如，形成多個接觸軌，其以區域方式在半導體晶片上延伸且以區域方式在該輻射導引層上延伸。特別是在該輻射導引層之形成和該反射體之形成之間對該半導體晶片進行接觸。
依據上述方法之至少一實施形式，經由該輻射導引層中的空白區來對該半導體晶片進行電性接觸。各空白區可在該輻射導引層形成時即已形成或藉由對該輻射導引層之材料進行事後的剝蝕(例如藉由雷射)而形成。
依據上述方法之至少一實施形式，在該輻射導引層形成時該輻射導引層係形成在半導體晶片之側面上。該輻射導引層因此鄰接於半導體晶片之側面。
依據上述方法之至少一實施形式，半導體層之側面在形成該輻射導引層之前設有另一反射材料。在此種情況下，該另一反射材料鄰接於該半導體晶片之側面且防止了輻射由該半導體晶片之側面發出。此概念“反射材料”及“另一反射材料”在進行本方法時就各步驟之順序而言未穩含所述順序。該反射材料及該另一反射材料就材料而言可為相同形式或不同形式。
依據上述方法之至少一實施形式，該輻射導引層包含一種輻射轉換材料且由半導體組件所發出之輻 射的彩色位置在藉由該輻射導引層之材料剝蝕而將半導體組件劃分成多個輻射發射式半導體組件之後將被調整。所述材料剝蝕可均勻地在該輻射發出面之整面上進行或只依位置來進行，例如，藉由局部的凹痕來進行。
半導體晶片和輻射發出面之間的距離較佳是介於50微米(含)和500微米(含)之間。此距離越小，則反射體上之輻射反射時的吸收式損耗越小。另一方面，劃分步驟中例如由於製程所決定之相對於半導體晶片之位置波動所造成的該距離的波動會導致彩色位置的波動，此時在小距離時製程中的小偏差所造成的百分比效用大於在大距離時的效用。介於50微米(含)和500微米(含)之間的距離已顯示是特別適當的。特別是已顯示的事實是：例如，CIE-圖中的彩色位置能以座標cx=0.29和cy=0.27來達成。此彩色位置對應於大約8500K的色溫。然而，此彩色位置不在黑色輻射體之曲線上。
上述方法特別適合用來製造另一種上述輻射發射式半導體組件。因此，與該半導體組件結合而成的特徵亦可用於上述方法中且反之亦然。
本發明之其它特徵、構成和適用性將結合圖式而描述在以下各實施例的說明中。
1‧‧‧半導體組件
10‧‧‧輻射發出面
11‧‧‧安裝面
12‧‧‧側面
13‧‧‧前側
2‧‧‧半導體晶片
200‧‧‧半導體層序列
20‧‧‧活性區
21‧‧‧第一半導體層
22‧‧‧第二半導體層
23‧‧‧背側
24‧‧‧前側
25‧‧‧第一終端面
250‧‧‧第一終端層
251‧‧‧凹口
26‧‧‧第二終端面
260‧‧‧第二終端層
27‧‧‧側面
28‧‧‧連接層
29‧‧‧載體
3‧‧‧輻射導引層
31‧‧‧空白區
35‧‧‧隔離溝槽
4‧‧‧反射體
41‧‧‧開口
42‧‧‧分體
43‧‧‧另一分體
44‧‧‧殼體層
45‧‧‧空腔
5‧‧‧導線架
51‧‧‧第一接觸區
52‧‧‧第二接觸區
53‧‧‧固定層
55‧‧‧接觸軌
56‧‧‧背刃
6‧‧‧電機組件
7‧‧‧塗層
8‧‧‧輔助載體
85‧‧‧另一輔助載體
第1A圖至第1D圖顯示半導體組件之實施例的俯視圖(第1A圖)、剖面圖(第1B圖)及二個立體圖(第1C圖和第1D圖)。
第2A圖、第3A、第4A圖及第5A圖分別顯示半導體組件之實施例的俯視圖，第2B圖、第3B圖、第4B圖及第5B圖分別顯示相關的剖面圖。
第6A圖至第6J圖顯示用於製造半導體組件之方法的實施例，其依據不同的立體圖中所示意的中間步驟來進行。
相同的、相同形式的或相同作用的元件在各圖中設有相同的參考符號。
各圖式和各圖式中所示的各元件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，各別的元件且特別是層厚度已予放大地顯示出。
半導體組件的第一實施例顯示在第1A圖至第1D圖中。半導體組件1在垂直方向中延伸於安裝面11和前側13之間。在該安裝面和該前側之間延伸著多個側面12，其在橫向中鄰接於半導體組件1。該些側面垂直於或至少基本上垂直於該安裝面而延伸。在該些側面12之一側面上形成一輻射發出面10。由該半導體組件所發出之輻射之主發射方向垂直於該輻射發出面且平行於該安裝面。
半導體組件1例如包含二個用於產生輻射之半導體晶片2。半導體晶片在垂直方向中延伸於背側23和前側24之間。橫向中該些半導體晶片係以側面27為邊界。該些半導體晶片2在前側24上分別具有第一終端面25和第二終端面26。半導體晶片2具有長方形(非正 方形)之基面。平行於輻射發出面的方向中，半導體晶片之範圍較佳是較垂直於輻射發出面而延伸的方向中的範圍至少大20%。因此，在與具有正方形基面的半導體晶片比較下，可促成該輻射發出面的方向中發出已增強的輻射。然而，亦可與此不同而使用具有正方形基面的半導體晶片。半導體晶片的細節，特別是用來產生輻射的活性區，為了圖式的簡化而未顯示在第1A圖至第1D圖中，特別是未顯示在第1B圖中沿著直線AA’所造成的剖面圖中。半導體晶片例如可像下述一樣與第2B圖結合來描述。
在安裝面11上該半導體組件1具有第一接觸區51和第二接觸區52。第一接觸區51可導電地與第一終端面25相連接，第二接觸區52可導電地與第二終端面26相連接。藉由在第一和第二接觸區之間施加外部電壓，可使電荷載體由不同側注入至半導體晶片之活性區中且在該處重組而發出輻射。
此外，該半導體組件1包含一輻射導引層3。此輻射導引層沿著整個周圍而與半導體晶片2相鄰接。此輻射導引層例如藉由型材來形成，該型材在製程中係形成在半導體晶片2上。此輻射導引層3鄰接於半導體晶片2且形成該輻射發出面10。半導體晶片2操作時所產生之經由側面27發出的輻射可直接經由該輻射導引層3而由半導體組件1發出且不經由另一邊界面。在面向該安裝面11之此側上該輻射導引層3和半導體晶片2齊平。
半導體組件1另外包含一反射體4。就像第1C圖之立體圖所示，在該半導體組件之側視圖中反射體4沿著整個周圍而圍繞著該輻射導引層3。反射體4因此形成一種圍繞該輻射導引層3之框架。在半導體組件1之俯視圖中，反射體4完全覆蓋半導體晶片2。藉由該反射體可防止：輻射經由半導體組件1之前側13而發出。
反射體4以區域方式形成半導體組件之安裝面11。此外，該反射體完全地或至少以區域方式形成前側13和側面12。因此，反射體4至少一部份形成該半導體組件之全部的外表面。
反射體4對該半導體晶片2中所產生的輻射而言較佳是具有至少80%之反射率，特別佳時具有至少90%之反射率。例如，聚合物材料(例如，矽樹脂)適合用於反射層中，該聚合物材料以具反射性的粒子(例如，氧化鈦-粒子)來填充。
該輻射導引層3包含一種輻射轉換材料，其用於將半導體晶片2中所產生的主輻射完全地或至少一部份地轉換成二次輻射。例如，可形成該半導體晶片和該輻射轉換材料，使半導體組件整體上發出紅色、綠色和藍色光譜區中的輻射。此種半導體組件特別適用於顯示裝置(例如，液晶顯示器)用的背景照明單元。
然而，依據半導體組件1之應用情況，該輻射導引層3亦可未設置輻射轉換材料且該半導體組件只將該半導體晶片2中所產生的主輻射(例如，藍色光譜區中的主輻射)發出。
在該輻射導引層3中形成多個空白區31，其在垂直方向中完全經由該輻射導引層而延伸。半導體晶片2之各終端面25、26經由該些空白區而可導電地與各別所屬之接觸區51、52相連接。空白區31在半導體組件之俯視圖中配置成使得半導體晶片2之面向該輻射發出面10之側面和該輻射發出面之間的輻射通道未具備空白區。因此，可避免：該輻射發出面被該空白區遮蔽的危險性。除了經由該輻射導引層之空白區以外，亦可在反射體4中達成電性接觸。這將結合第2B圖來詳述。
在該輻射導引層3上形成多個接觸軌55，其在半導體組件的俯視圖中由半導體晶片之終端面25、26延伸至空白區31。各接觸軌配置在輻射導引層和反射體4之間且因此在半導體組件的俯視圖中未被看見。
在所示的實施例中，輻射特別是經由側面27而由半導體晶片發出。因此，特別是一種形成為容量(volume)發射器的半導體晶片適合用作上述的半導體晶片。容量發射器中輻射亦經由半導體晶片之側面而發出，例如，經由半導體晶片之半導體層序列所需的生長基板之側面而發出。
各接觸區51、52形成為半導體晶片2之塗層。各接觸區較佳是具有至少10微米的厚度，特別佳時具有至少25微米的厚度。因此可確保：反射體4之配置於各接觸區側邊之部份足夠厚，以使該安裝面11之方向中所發出的輻射轉向。或是，由該安裝面這邊來設置一鏡面層以使效率改善。在此種情況下，各接觸區亦可具有較小的厚度。
該輻射導引層3之垂直範圍基本上等於半導體晶片2之垂直範圍。半導體組件之整個構造高度是由輻射導引層3之垂直範圍及該輻射導引層上方和下方之反射體4之垂直範圍之和(sum)所造成。利用此種構造，可達成特別小的構造高度。此外，此種半導體組件特別適用於較薄光導中的側面入射。半導體組件1較佳是具有一種至多500微米之構造高度(即，垂直範圍)，其較佳是介於100微米(含)和300微米(含)之間，例如，200微米。
第2A圖中的俯視圖及第2B圖中沿著直線BB’所形成之相關的剖面圖中所示的實施例基本上對應於結合第1A圖至第1D圖來描述之第一實施例。與此不同的是，該輻射導引層3在垂直方向中配置在半導體晶片2和半導體組件1之前側13之間。因此，輻射入射至輻射導引層中係經由半導體晶片2之前側24來達成。
反射體4在本實施例中藉由分體(partial body)42和另一分體43來形成。在製造半導體組件時，分體和另一分體分別藉由一種反射材料來形成(大致上藉由澆注)。該分體和該另一分體就材料而言可為相同形式或互相不同。分體42在橫向中完全圍繞著半導體晶片2。因此，可藉由該分體42來防止：輻射由半導體晶片側面發出。另一分體43配置在該分體42之遠離該安裝面11之此側上。因此，垂直方向中該輻射導引層3以區域方式在該反射體之二個分體之間延伸。側視圖中，由分體42和另一分體43所形成的反射體4以框架形式圍 繞著由該輻射導引層3所形成的輻射發出面，就像結合第1C圖所示者那樣。
分體42中形成多個開口41，半導體晶片2經由開口41而與接觸區51、52可導電地相接觸。輻射導引層中的空白區因此已不需要。
第2B圖中所示的半導體晶片形成為容量發射器，其中半導體層序列200配置在一載體29上。此載體例如是半導體層序列200之磊晶沈積用的生長基板。半導體層序列包含一用來產生輻射的活性區20，其配置在第一導電型(例如，n-導電型)之第一半導體層21和不同於第一導電型之第二導電型(例如，p-導電型)的第二半導體層22之間。半導體層序列之半導體層之主延伸面平行於安裝面11而延伸。例如，III-V-化合物半導體材料適用於半導體層序列200。就氮化之化合物半導體材料(特別是AlxInyGa1-x-yN，其中0≦x≦1,0≦y≦1且x+y≦1)而言，例如，藍寶石或碳化矽適合用作生長基板。輻射的發出特別是亦經由載體29之側面來達成。
第3A圖和第3B圖中所示的俯視圖及沿著直線CC’所形成之相關的剖面圖中所示的實施例不同於第2A圖及第2B圖中所示的實施例，其不同點特別是：半導體晶片2形成為薄膜-半導體晶片。在此種情況下，載體29不同於半導體層序列用的生長基板。半導體層序列200藉由一連接層28(大致上是焊劑層或可導電的黏合層)而固定在該載體29上。
半導體晶片2在背側23上具有第一終端面25且在前側24上具有第二終端面26。電性接觸因此係經由載體29來達成。第二半導體層22經由第二終端層260而可導電地與第二終端面26相連接。第二終端層作為活性區20中所產生之輻射用的鏡面層。此種薄膜-半導體晶片很近似於表面發射器。半導體層序列200中形成多個凹口251，其由面向載體29之此側經由第二半導體層22和活性區20而向內延伸至半導體層21中。在該些凹口中，第一半導體層21可導電地與第一終端層250相連接。第二終端層部份地在第一終端層和半導體層序列之間延伸。第二終端面26配置在半導體層序列200之側邊，這樣可避免該活性區20之遮蔽現象。
與上述之實施例不同，亦可形成半導體晶片2，使第一終端面25和第二終端面26配置在半導體晶片之前側24上，特別是配置在半導體層序列200之側邊。
第4A圖和第4B圖中所示的俯視圖及沿著直線DD’所形成之相關的剖面圖中所示的實施例基本上對應於結合第1A圖至第1D圖來描述之第一實施例。與第一實施例不同的是，半導體晶片2配置在導線架5上且藉由一固定層53(大致上是焊劑層或可導電的黏合層)而固定在導線架上。導線架5形成第一接觸區51和第二接觸區52。殼體層44以區域方式鄰接於導線架5。
殼體層44機械穩定地將第一接觸區51和第二接觸區52互相連接。殼體層44形成一空腔45，其中配置著半導體晶片2。空腔中配置著該輻射導引層3。在 製造該半導體組件1時，該空腔的至少一部份係以該輻射導引層3之材料來填充。
為了改善機械穩定性，導線架5具有一背刃56。殼體層44和導線架5之間的嚙合因此可提高。
導線架5可設有塗層(例如，銀塗層)以提高反射率。又，藉由導線架的使用，則半導體晶片2的排熱現象獲得改善。然而，導線架亦會造成半導體組件較大的構造高度。
殼體層44藉由具反射性的型材來形成。多個接觸軌55在本實施例中形成為接合-導線，其使半導體晶片2之終端面25、26可導電地與第一接觸區51或第二接觸區52相連接。在輻射導引層3之遠離該安裝面11之此側上形成反射體4。所述接觸軌55在反射體4內部延伸。
此外，半導體組件1包含一電機組件6。此電機組件例如形成為靜電放電(ESD)-保護元件(大致上是齊納(Zener)-二極體)且保護此半導體晶片使不受靜電放電所損傷。電機組件6埋置於反射體4中。
第5A圖和第5B圖中所示的俯視圖及沿著直線EE’所形成之相關的剖面圖中所示的實施例不同於第4A圖及第4B圖中所示的實施例，其不同點特別是：該輻射導引層3就像結合第2A圖和第2B圖所示者一樣在垂直方向中配置在半導體晶片2和半導體組件之前側13之間。因此，輻射入射至輻射導引層3中係只經由半導體晶片2之前側24來達成。為了防止輻射由半導體晶片 之側面發出，則半導體晶片之側面27須設有具反射性的塗層7。例如，金屬層或介電質鏡面結構適合用作該塗層7。此種塗層在先前的各實施例中亦可形成在半導體晶片2之外表面，使輻射不會經由此種塗層發出。當然，薄膜-半導體晶片亦適用於本實施例中(請比較第3B圖)。
用於製造輻射發射式半導體組件之方法的實施例顯示在第6A圖至第6J圖中，其中例示地製造一種半導體組件，其就像結合第1A圖至第1D圖所示者一樣地製成。
用於產生輻射之半導體晶片2設定於一輔助載體8上(第6A圖)。例如，一種暫時堅硬的載體或箔適合用作輔助載體。此種描述就具有二個半導體晶片之半導體組件而言是例示性的。然而，半導體組件亦可只具有一個半導體晶片或所具有的半導體晶片可多於二個。此外，一個半導體晶片亦可具多個特別是在橫向中互相隔開的發射區，其至少一部份在電性上相串聯。此種半導體晶片可在較高的操作電壓中操作。例如，一種具有雙倍長度及至少二個發射區的半導體晶片可取代一種具有二個相鄰地配置的半導體晶片之配置。因此，所需之終端面的數目將下降，這樣可造成較小的輻射吸收率。
此外，半導體晶片可在前側上及/或背側上具有一具反射性的塗層。在已製成的半導體組件中除了面向該輻射發出面之側面以外，半導體晶片之側面亦可具有上述塗層。
然後，就像第6B圖中立體的剖面圖所示一樣，半導體晶片以一種型材(例如，以輻射轉換材料來摻入的矽樹脂)來進行改型以形成一輻射導引層3。半導體晶片2的前側24的至少一部份保持著未具備該輻射導引層之材料的狀態，使終端面25、26可被接近以對該半導體晶片進行電性接觸。面向該輔助載體8之背側23同樣保持著未具備該型材的狀態。
就像第6C圖所示一樣，輻射導引層3中形成空白區31，這例如藉由雷射或藉由蝕刻方法來達成。與此不同，亦可形成該輻射導引層3，使其具有空白區，這例如藉由澆注方法用的適當模具來達成。
一種相關的立體剖面圖顯示在第6D圖中，其中可看到一經由空白區31的剖面。此階段之背側的視圖顯示在第6E圖中。
然後，如第6F圖所示，形成多個接觸軌55以便在半導體晶片之各終端面25、26和所屬的空白區31之間形成可導電的連接。本實施例中，分別屬於一半導體組件的多個半導體晶片2在電性上互相串聯。
為了形成上述接觸軌55，可在整面上沈積胚層，這例如藉由濺鍍來達成，且隨後依位置予以強化，這例如藉由電鍍來達成。未強化的區域可藉由一種保護漆來覆蓋。在去除該保護漆之後，胚層之未強化的區域可被去除。
如第6G圖所示，在稍後之半導體組件之背側上施加第一接觸區51和第二接觸區52。這些接觸區分別與半導體晶片及空白區31重疊。
或是，該輻射導引層3在前側上及/或背側上可設有一具反射性的塗層。為了在該塗層和各接觸區或各接觸軌之間達成電性隔離，各接觸區或各接觸軌可設在塗層中的空出區中。另一方式是，可藉由一隔離層來達成電性隔離。藉由此種塗層，可使半導體組件之光學特性和熱學特性獲得改善。
在稍後進行劃分之後多個半導體晶片分別屬於不同的半導體組件，在這些半導體晶片之間分別形成隔離溝槽35，其將該輻射導引層3劃分成各別互相隔開的區段。各隔離溝槽沿著二個互相垂直的方向延伸(第6H圖)。
現在，該輻射導引層3之各別區段可在一新的網目範圍中例如以矩陣形式設定在另一輔助載體85上。在輔助載體85上，該輻射導引層3之各別區段以一種型材(例如，以氧化鈦-粒子來填充之矽樹脂)來進行改型以形成反射體4(第6I圖)。於是，該型材亦填入該輻射導引層3和該輔助載體85之間於各接觸區51、52側邊形成的中間區中。橫向中該輻射導引層3之各別區段完全由反射體4之材料所包圍著。
最後，如第6J圖所示，反射體4在一劃分步驟中被切開，以形成各別的半導體組件。在該劃分步驟中，先前已設有溝槽的輻射導引層3自由地設置在半導體組件之恰巧一側面上，以便在劃分時形成輻射發出面10。劃分時的剖面完全在反射體內部中垂直於該輻射發出面而延伸。
半導體組件中的劃分(第6J圖)及隔離溝槽35的形成可以機械方式(例如，切鋸)、化學方式(例如，蝕刻)或藉由相參的輻射(例如，雷射剝離過程中的輻射)來達成。
利用上述方法，可簡易地以可靠的方式來製成半導體組件，其中輻射發出面傾斜於或垂直於半導體組件之安裝面而延伸。特別是半導體組件的特徵為特別小的構造高度。同時，半導體組件可在操作時利用高的輻射功率且特別適合用於將輻射入射至平面式光導中以對顯示裝置進行背景照明。
與上述實施例不同，本方法亦可修改，以便在該輻射導引層3形成之前，使半導體晶片2在橫向中首先以一種具反射性的型材來改型以形成該反射體4之分體。藉此方式來製成半導體組件，其就像結合第2A圖至第2B圖所示者一樣地製成。
輻射導引層3中埋置著一輻射轉換材料，此輻射導引層3中，彩色位置另外藉由輻射發出面10和半導體晶片之最接近輻射發出面10的側面27之間的距離來決定。為了設定該彩色位置，由該輻射發出面10此側將該輻射導引層之材料完全去除或只區域性地例如藉由凹痕的形成而將該材料去除。因此，與製程有關的彩色位置之波動由於形成各劃分切面時相對於半導體晶片之校準容許度(tolerance)而能以簡易且可靠的方式來補償。
本專利申請案主張德國專利申請案10 2013 104 840.4之優先權，其已揭示的整個內容在此一併作為參考。
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。
1‧‧‧半導體組件
10‧‧‧輻射發出面
2‧‧‧半導體晶片
25‧‧‧第一終端面
26‧‧‧第二終端面
3‧‧‧輻射導引層
31‧‧‧空白區
4‧‧‧反射體
55‧‧‧接觸軌

Claims (17)

  1. 一種輻射發射式半導體組件，具有：-至少一半導體晶片(2)，其具有半導體層序列(200)，此半導體層序列(200)具有一用於產生輻射的活性區(20)；-一安裝面(11)，其上形成至少一電性接觸區(51、52)以便達成該半導體晶片的外部電性接觸，其中該安裝面平行於該半導體層序列之主延伸面而延伸；-一輻射發出面(10)，其傾斜於或垂直於該安裝面而延伸；-一輻射導引層(3)，其配置在該半導體晶片和該輻射發出面之間的輻射通道中；以及-一反射體(4)，其以區域方式鄰接於該輻射導引層且在該半導體組件之俯視圖中覆蓋該半導體晶片，該反射體以區域方式形成該半導體組件的該安裝面，其中該輻射導引層形成該輻射發出面且該反射體在側視圖中沿著該輻射發出面之整個周圍而圍繞著該輻射發出面延伸。
  2. 如請求項1之輻射發射式半導體組件，其中該輻射導引層包含一種輻射轉換材料。
  3. 如請求項1之輻射發射式半導體組件，其中該半導體晶片藉由一接觸軌(55)而與該電性接觸區相連接且該接觸軌以區域方式配置在該輻射導引層和該反射層之間。
  4. 如請求項1至3中任一項之輻射發射式半導體組件，其中該輻射導引層在該半導體組件之俯視圖中完全圍 繞著該半導體晶片。
  5. 如請求項4之輻射發射式半導體組件，其中該半導體晶片之遠離該安裝面之前側(24)在該半導體組件之俯視圖中未具備該輻射導引層。
  6. 如請求項4之輻射發射式半導體組件，其中該輻射導引層具有至少一空白區(31)，藉此使該半導體晶片與該電性接觸區形成電性連接。
  7. 如請求項1至3中任一項之輻射發射式半導體組件，其中該輻射導引層在一垂直於該安裝面而延伸的方向中配置在該半導體本體和反射體之間且該反射體在橫向中完全圍繞著該半導體晶片。
  8. 如請求項1至3中任一項之輻射發射式半導體組件，其中該半導體晶片在至少二個外表面上設有鏡面層。
  9. 如請求項1至3中任一項之輻射發射式半導體組件，其中該半導體晶片配置在導線架(5)上且該導線架形成該電性接觸區。
  10. 一種用於製造多個輻射發射式半導體組件之方法，具有以下步驟：a)製備多個半導體晶片(2)，其分別具有半導體層序列(200)，該半導體層序列(200)具有一用於產生輻射的活性區(20)；b)形成一輻射導引層(3)，其鄰接於該半導體晶片；c)此輻射導引層至少以區域方式而以一種反射材料來改型以形成一反射體(4)；以及d)劃分成多個輻射發射式半導體組件(1)，其中每 一半導體組件具有至少一半導體晶片，該反射體以區域方式形成該半導體組件的安裝面(11)，且在劃分時該輻射導引層和該反射體須分開，使該輻射導引層形成已劃分之該些半導體組件的輻射發出面，並且其中該反射體在側視圖中沿著該輻射發出面之整個周圍而圍繞著該輻射發出面延伸。
  11. 如請求項10之方法，其中該輻射導引層在步驟d)之前在橫向中完全由該反射體所包圍著且在步驟d)中自由地設置著。
  12. 如請求項10之方法，其中在步驟c)之前在相鄰的半導體晶片之間於該輻射導引層中形成多個隔離溝槽(35)。
  13. 如請求項10至12中任一項之方法，其中在步驟b)之後對所述半導體晶片進行電性接觸。
  14. 如請求項10至12中任一項之方法，其中所述半導體晶片經由該輻射導引層中的空白區(31)而達成電性接觸。
  15. 如請求項10至12中任一項之方法，其中該輻射導引層在步驟b)中形成在所述半導體晶片之側面(27)上。
  16. 如請求項10至12中任一項之方法，其中所述半導體晶片之側面在形成該輻射導引層之前設有另一種反射材料。
  17. 如請求項10至12中任一項之方法，其中該輻射導引層包含一種輻射轉換材料且由該半導體組件所發出之輻射的彩色位置在步驟d)之後藉由該輻射導引層之材料剝蝕來調整。
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