發(fā)射輻射的器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]提出一種發(fā)射輻射的器件。特別地，發(fā)射輻射的器件適合于用于產(chǎn)生單色光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002]待實(shí)現(xiàn)的目的在于，提出一種發(fā)射輻射的器件，所述器件具有提高的光密度。此夕卜，待實(shí)現(xiàn)的目的在于，提出一種發(fā)射輻射的器件，所述器件具有用于產(chǎn)生單色光的改進(jìn)的效率并且能夠成本適宜地制造。此外，發(fā)射輻射的器件能夠產(chǎn)生混合色。
[0003]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，發(fā)射輻射的器件包括至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片。
[0004]發(fā)射輻射的器件例如能夠是發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED。也就是說(shuō)，發(fā)射輻射的器件在運(yùn)行時(shí)發(fā)射不相干的輻射。
[0005]發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片尤其能夠基于氮化物化合物半導(dǎo)體材料?！盎诘锘衔锇雽?dǎo)體材料”在本文中意味著，發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體層序列或至少其一部分，特別優(yōu)選至少一個(gè)有源區(qū)和/或生長(zhǎng)襯底晶片具有氮化物化合物半導(dǎo)體材料，優(yōu)選AlnGamlnl-n-mN或由其構(gòu)成，其中O < η < 1、0 ^ m ^ I并且n+m ^ I。在此，所述材料在數(shù)學(xué)上不強(qiáng)制性地具有根據(jù)上式的精確的組成部分。更確切地說(shuō)，所述材料例如能夠具有一種或多種摻雜物以及附加的組成部分。然而，為了簡(jiǎn)單性，上式僅包含晶格(Al，Ga，In，N)的主要組成部分，即使所述組成部分能夠部分地由少量其他物質(zhì)替代和/或補(bǔ)充時(shí)也如此。
[0006]特別地，發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生藍(lán)光或UV輻射。
[0007]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，發(fā)射輻射的器件包括至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片，其中每個(gè)所述發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片具有輻射出射面，所述輻射出射面包括至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的側(cè)面和主面。在本文中“主面”理解為具有最大的橫向延展的外面。換言之，矩形的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的頂面和底面能夠是發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的相應(yīng)的主面。尤其，每個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的沿橫向方向的主面能夠比每個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的沿豎直方向的側(cè)面大數(shù)倍地構(gòu)成。在此，豎直方向尤其平行于發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體層序列的生長(zhǎng)方向伸展。橫向方向橫向于生長(zhǎng)方向伸展并且例如在發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的主面的平面中伸展。
[0008]芯片的側(cè)面能夠?qū)㈨斆媾c底面連接。在此，側(cè)面尤其橫向于、優(yōu)選垂直于主面伸展。
[0009]發(fā)射輻射的器件能夠包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片。在此，發(fā)射輻射的器件的所有半導(dǎo)體芯片能夠是結(jié)構(gòu)相同的。
[0010]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，發(fā)射輻射的器件包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件，其中每個(gè)轉(zhuǎn)換元件具有輻射出射面，所述輻射出射面包括轉(zhuǎn)換元件的至少一個(gè)側(cè)面和主面。尤其，每個(gè)轉(zhuǎn)換元件的沿橫向方向的主面能夠比每個(gè)轉(zhuǎn)換元件的沿豎直方向的側(cè)面大數(shù)倍地構(gòu)成。上文所述的關(guān)于每個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的側(cè)面和主面的特征方面所描述的特性類似地適用于每個(gè)在此所描述的轉(zhuǎn)換元件。
[0011]發(fā)射輻射的器件能夠包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換元件。在此，發(fā)射輻射的器件的所有的轉(zhuǎn)換元件能夠是結(jié)構(gòu)相同的。
[0012]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，轉(zhuǎn)換元件包括至少一種轉(zhuǎn)換材料或由轉(zhuǎn)換材料構(gòu)成。例如，轉(zhuǎn)換材料嵌入在例如硅酮的基體材料中。轉(zhuǎn)換材料尤其能夠包括YAG或基于LuAG的發(fā)光材料或由陶瓷磷光體構(gòu)成。例如，轉(zhuǎn)換材料能夠是YAG: Ce3+或LuAG:Ce3+，其中所述轉(zhuǎn)換材料能夠包含稀土元素和尤其Gd、Ga或Sc。轉(zhuǎn)換材料還能夠包括至少一個(gè)下述轉(zhuǎn)換材料或由所述轉(zhuǎn)換材料構(gòu)成:SrS1N:Eu2+、(Sr, Ba, Ca)2Si5N8:Eu2+、(Sr, Ca) AlSiN3:Eu2+、CaSiA10N:Eu2+o
[0013]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，發(fā)射輻射的器件包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件和至少一個(gè)設(shè)置在發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片下游的第一反射元件。“設(shè)置在下游”在本文中理解為，半導(dǎo)體芯片的在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的電磁輻射能夠射到第一反射元件上。例如，可行的是，發(fā)射輻射的器件的在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的電磁輻射僅能夠通過(guò)第一反射元件向外射出。尤其，第一反射元件能夠設(shè)置在下游，使得在輻射射到第一反射元件上之前，電磁輻射首先經(jīng)由光導(dǎo)體或另一反射元件導(dǎo)向第一反射元件。例如，能夠?qū)⒏鶕?jù)覆蓋件的類型的第一反射元件遮蓋至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片并且向外封閉和/或朝向外部限界。第一反射元件能夠波長(zhǎng)選擇性地構(gòu)成。也就是說(shuō)，第一反射元件反射第一光譜范圍的電磁輻射，而將第二光譜范圍的電磁輻射透過(guò)。
[0014]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，所有發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的輻射出射面的總和與所有的轉(zhuǎn)換元件的輻射出射面的總和的比大于I。也就是說(shuō)，將例如每個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的所有主面和側(cè)面相加得出一個(gè)值，所述值除以每個(gè)轉(zhuǎn)換元件的所有主面和側(cè)面的總和得出大于I的值。因此，總的來(lái)說(shuō)，未經(jīng)轉(zhuǎn)換的初級(jí)輻射穿過(guò)比從至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件中射出的已轉(zhuǎn)換的次級(jí)輻射所穿過(guò)的面積更大的總面積而從半導(dǎo)體芯片中射出。換而言之，轉(zhuǎn)換元件的光密度與在半導(dǎo)體芯片中相比更高。由此，離開至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件的已轉(zhuǎn)換的輻射或者已轉(zhuǎn)換的輻射束具有比至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片在運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的輻射更小的集光率。優(yōu)選地，所有發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的輻射出射面的總和比所有的轉(zhuǎn)換元件的輻射出射面的總和大數(shù)倍。
[0015]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件至少局部地鄰接于至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片。尤其，至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件以其主面直接接觸至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的主面中的一個(gè)。也就是說(shuō)，在轉(zhuǎn)換元件和發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片之間尤其能夠構(gòu)成邊界面。但是，在至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的和至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件的福射出射面之間的可行的機(jī)械連接也能夠由連接元件構(gòu)成。在此，連接機(jī)構(gòu)的豎直的延展，即厚度尤其構(gòu)成為，使得連接機(jī)構(gòu)的豎直延展比至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件的和/或至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的豎直延展更小。這樣的連接元件例如能夠是輻射能穿透的、清透的或透明的塑料。尤其考慮硅酮和環(huán)氧化物作為連接機(jī)構(gòu)。
[0016]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生初級(jí)輻射。在本文中“初級(jí)輻射”理解為尤其在發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片運(yùn)行時(shí)以至少一個(gè)第一波長(zhǎng)發(fā)射的電磁輻射。
[0017]發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的初級(jí)輻射的產(chǎn)生優(yōu)選在至少一個(gè)有源區(qū)中進(jìn)行，所述有源區(qū)包含至少一個(gè)量子阱結(jié)構(gòu)和/或至少一個(gè)pn結(jié)。初級(jí)輻射尤其在每個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的相應(yīng)的有源區(qū)中產(chǎn)生。
[0018]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，轉(zhuǎn)換元件將初級(jí)輻射轉(zhuǎn)換為次級(jí)輻射。優(yōu)選地，至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件將大部分的初級(jí)輻射轉(zhuǎn)換為次級(jí)輻射。在本文中“大部分”理解為初級(jí)輻射的至少50%、優(yōu)選至少75%、特別優(yōu)選90%由至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件吸收并且相應(yīng)地通過(guò)至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件發(fā)射次級(jí)輻射。也就是說(shuō)，特別優(yōu)選至少90%的由至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片發(fā)射的初級(jí)輻射在至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件中吸收并且作為次級(jí)輻射發(fā)射。
[0019]由發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片發(fā)射的初級(jí)輻射尤其不是出自次級(jí)輻射的光譜范圍中的輻射。在本文中，次級(jí)輻射特別優(yōu)選地具有比初級(jí)輻射能量更低的輻射。由此，次級(jí)輻射的光譜范圍是與初級(jí)輻射的光譜范圍不同的。此外，次級(jí)輻射的光譜范圍能夠與初級(jí)輻射的光譜范圍至少局部地重疊。
[0020]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，初級(jí)輻射和次級(jí)輻射僅穿過(guò)第一反射元件離開發(fā)射輻射的器件，其中第一反射元件反射大部分的初級(jí)輻射。如上文已經(jīng)描述的，第一反射元件設(shè)置在至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件和至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的下游。第一反射元件尤其能夠波長(zhǎng)選擇性地構(gòu)成。由轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換的次級(jí)輻射大部分地穿過(guò)，其中在第一反射元件上反射大部分的初級(jí)輻射。例如，波長(zhǎng)選擇性的第一反射元件作為干涉濾波器或介電鏡存在。
[0021]第一反射元件將大部分的初級(jí)輻射沿朝至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件和/或至少一個(gè)發(fā)射輻射的半導(dǎo)體芯片的方向反射。在本文中“大部分的”理解為，至少50%、優(yōu)選至少75%、特別優(yōu)選90%的初級(jí)輻射由第一輻射元件反射。也就是說(shuō)，特別優(yōu)選至少90%、尤其99%的初級(jí)輻射保留在發(fā)射輻射的器件中并且初級(jí)輻射必要時(shí)在第一反射元件上反射之后射到至少一個(gè)轉(zhuǎn)換元件上并且能夠轉(zhuǎn)換為次級(jí)輻射。
[0022]根據(jù)發(fā)射輻射的器件的至少一個(gè)實(shí)施方式，發(fā)射輻射的器件