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具有能单独驱控的接触元件的光电半导体组件和用于制造光电半导体组件的方法与流程

2022-07-17 01:18:55 来源:中国专利 TAG:

具有能单独驱控的接触元件的光电半导体组件和用于制造光电半导体组件的方法
1.表面发射激光器,即其中生成的激光垂直于半导体层布置的表面发射的激光装置,例如能够用于3d传感器系统中,例如用于面部识别或用于自动驾驶中的距离测量。
2.普遍正在努力改进这种表面发射激光器。
3.本发明的目的在于,提供一种改进的表面发射激光装置。
4.根据本发明,该目的通过独立权利要求的主题和方法来实现。
5.根据设计方案,光电半导体组件具有多个光发射装置。光发射装置分别包括第一谐振镜,第二谐振镜和布置在第一谐振镜与第二谐振镜之间并且适于发射电磁辐射的有源区,以及第二接触元件。该第二接触元件和与光发射装置电连接的第一导电类型的第一半导体层接触的第一接触元件能够从光发射装置的第一主表面接触。至少两个第二接触元件能够分别单独地驱控。这意味着,第二接触元件能够被分别单独地驱控。根据进一步的设计方案,接触元件也能够成组地驱控。这些组能够各自包含相同或不同数量的光发射装置。
6.根据设计方案,光电半导体组件还具有电路布置,其中,电路分别适于驱动光发射装置的第二接触元件。
7.例如,电路的布置被布置在电路基板中。电路基板能够布置为与第一主表面相邻。
8.例如,第一导电类型能够是p型导电类型。
9.根据设计方案,光电半导体组件还具有多个光学元件,这些光学元件布置在光发射装置的背离第一主表面的一侧上。在此,光学元件中的至少两个光学元件分别被不同地设计,从而发射的辐射分别在不同的空间方向上被发射。
10.根据设计方案,光学元件与光发射装置的第二主表面间隔开地布置。这能够使用合适的垫片来实现。光学元件与第二主表面之间的空间能够包含例如空气或透明材料,例如聚合物或氧化物。以这种方式,由各个光电装置发射的辐射能够进一步成形或偏转。根据进一步的设计方案,光学元件也能够直接邻接光发射装置的第二主表面。
11.根据设计方案,分别与不同光学元件相邻的光电装置能够分别被单独地驱控。这样,例如能够有针对性地照射不同的空间区域。此外,在时间进程中分别生成不同的发射模式。
12.光电半导体组件还能够具有与第一半导体层连接的第一接触层。第一接触层能够布置在有源区与第一谐振镜之间。
13.备选地,光电半导体组件能够包括第一连接导线,该第一连接导线适用于将相邻的光发射装置的第一半导体层彼此连接。
14.根据设计方案,电子装置包括如上所述的光电半导体组件和探测器。由于如上所述的光电半导体组件的特殊结构,探测器能够具有更简单的结构。例如,探测器能够具有单个光敏表面。
15.一种用于制造具有多个光发射装置的光电半导体组件的方法,包括形成第一谐振镜,第二谐振镜,第一谐振镜与第二谐振镜之间的有源区,以及形成第二接触元件。有源区适用于发射电磁辐射。第二接触元件和与光发射装置的第一导电类型的第一半导体层电连
接的第一接触元件能够从光发射装置的第一主表面接触。第二接触元件中的至少两个第二接触元件能够被单独地驱控。这意味着每个第二接触元件都能够被单独或成组地驱控。
16.例如,能够首先形成第一谐振镜,然后形成有源区,最后形成第二谐振镜。或者,也能够先形成第二谐振镜,然后形成有源区,最后形成第一谐振镜。
17.该方法还能够包括将电路基板施加到光发射装置的第一主表面上方,在该电路基板中布置有电路布置,该电路分布适于驱控光发射装置的第二接触元件。
18.根据设计方案,第一谐振镜和第二谐振镜以及有源区在生长基底上方生长,在施加电路基底之后将其去除。
19.在阅读以下详细描述并查看附图之后,本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。
20.附图用于理解本发明的实施例。附图示出了实施例并且与描述一起用于解释这些实施例。进一步的设计方案和许多预期的优点直接来自以下详细描述。附图中所示的元件和结构不必相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记指代相同或相应的元件和结构。
21.图1示出了根据设计方案的光电半导体组件的示意性截面图。
22.图2a至图2d示出了光电半导体组件的进一步设计方案的示意性截面图。
23.图3a和图3b示出了根据进一步设计方案的光电半导体组件的垂直截面图。
24.图4a至图4g示出了在执行用于制造光电半导体组件的方法时工件的截面图。
25.图5总结了根据设计方案的方法。
26.图6示出了根据设计方案的电子装置的示意图。
27.在下面的详细描述中,参考了构成其一部分的附图,并且其中,通过说明的方式示出了特定的实施例。在这种情况下,诸如“顶部”,“底部”,“前”,“后”,“上方”,“上”,“在前”,“在后”等方向性术语相关于刚刚描述的图的方向。因为实施例的组件能够定位在不同的方向上,所以方向性术语用于解释的目的而不是限制性的。
28.实施例的描述不是限制性的,因为存在其他实施例并且能够在不脱离权利要求的范围的情况下进行结构或逻辑改变。特别地,除非上下文另有说明,否则下文描述的实施例的元件能够与描述的其他实施例的元件组合。
29.以下描述中使用的术语“晶片”或“半导体基底”能够包括具有半导体表面的任何基于半导体的结构。晶片和结构被理解为包括掺杂和非掺杂的半导体,可选地由基础基底支撑的外延半导体层以及其他半导体结构。例如,第一半导体材料层能够生长在诸如gaas基底,gan基底或si基底的第二半导体材料或诸如蓝宝石基底的绝缘材料的生长基底上。
30.根据预期用途,半导体能够基于直接或间接半导体材料。特别适用于生成电磁辐射的半导体材料的例子尤其包括氮化物半导体化合物,例如能够通过其生成紫外线,蓝色或更长波光的氮化物半导体化合物,例如gan,ingan,aln,algan,algainn,algalnbn,磷化物半导体化合物,通过它能够生成例如绿光或长波光,如gaasp,algalnp,gap,algap,ingaasp和其他半导体材料,如gaas,algaas,ingaas,alingaas,sic,znse,zno,ga2o3,金刚石,六方氮化硼和上述材料的组合。化合物半导体材料的化学计量比能够变化。半导体材料的其他实例能够包括硅,硅锗和锗。在本说明书的上下文中,术语“半导体”还包括有机半导体材料。
31.术语“基底”通常包括绝缘,导电或半导体基底。
32.本说明书中使用的术语“横向”和“水平”旨在描述与基底或半导体主体的第一表面基本平行的取向或布置。例如,这能够是晶片或芯片(管芯)的表面。
33.例如,水平方向能够位于垂直于层生长时的生长方向的平面中。
34.本说明书中使用的术语“垂直”旨在描述基本上垂直于基底或半导体本体的第一表面的取向。例如,垂直方向能够对应于层生长时的生长方向。
35.就此处使用的术语“具有”,“包含”,“包括”等而言,这些是表示存在所述元素或特征的开放术语,但其他元素或特征的存在确实不排除。不定冠词和定冠词包括复数和单数,除非上下文另有明确说明。
36.在本说明书的上下文中,术语“电连接”是指连接的元件之间的低阻抗电连接。电连接的元件不一定必须彼此直接连接。另外的元件能够布置在电连接的元件之间。
37.术语“电连接”还包括连接元件之间的隧道接触。
38.图1示出了根据设计方案的光电半导体组件的垂直截面图。光电半导体元件10包括多个光发射装置15。每个光发射装置15包括第一谐振镜115,第二谐振镜120和布置在第一谐振镜与第二谐振镜115,120之间的有源区110并且适用于发射电磁辐射30。每个光发射装置还包括第二接触元件130。第二接触元件130和与光发射装置15的第一导电类型的半导体层电连接的第一接触元件125能够从光电半导体组件10的第一主表面101接触。多个光发射装置15的至少两个第二接触元件130中能够分别被单独驱控。例如,光发射装置组中的每一个光发射装置15能够是单独被驱控的。根据进一步的设计方案,所有光发射装置15也能够是单独地驱控。
39.图1中所示的光电半导体组件10代表所谓的vcsel,即具有垂直谐振器的表面发射半导体激光器(“垂直腔表面发射激光器”)。包括有用于形成第二谐振镜120和有源区110的层的层堆叠123通过分离沟槽113结构化成多个台面114。在此,分离沟槽113布置成使得它们例如在x方向和y方向上延伸并且限定多个台面114。例如,台面114在俯视中能够具有矩形,正方形,六边形或圆形形状。各个台面114以及因此光发射装置15能够例如规则地布置,例如以行和列的形式。根据进一步的设计方案,它们还能够布置为棋盘图案。根据进一步的设计方案,它们也能够准随机地布置。例如,光电半导体组件10能够包括多于10个或多于100个的光发射装置15,例如光发射装置15的数量能够少于100,000个或少于50,000个。
40.分离沟槽113的尺寸例如被设计成使得它们分隔相邻的光发射装置15的有源区110。此外,用于形成第二谐振镜120的层被分离沟槽113切断。如图1所示,根据设计方案,分离沟槽113不切穿第一谐振镜115的层。
41.半导体层堆叠123能够包括第一导电类型例如n或p型的第一半导体层111和第二导电类型例如p或n型的第二半导体层112。第一接触元件125连接至第一导电类型的第一半导体层111。第二接触元件连接至第二导电类型的第二半导体层112。有源区110布置于第一半导体层111与第二半导体层112之间。有源区110能够具有例如量子阱结构,例如用于生成辐射的简单量子阱结构(sqw,单量子阱)或多量子阱结构(mqw,多量子阱)。术语“量子阱结构”在这里对于量化的维度没有意义。因此,它尤其包括量子阱,量子线和量子点以及这些层的任何组合。
42.第一谐振镜115能够分别具有交替堆叠的第一成分的第一层115a和第二成分的第二层115b。第二谐振镜120也能够具有交替堆叠的层120a,120b,每个层具有不同的成分。
43.第一或第二谐振镜115,120的交替堆叠的层各自具有不同的折射率。例如,这些层能够交替地具有高折射率(n》3.1)和低折射率(n《3.1)并且被设计为布拉格反射器。
44.例如,层厚能够是λ/4或λ/4的倍数,其中,λ表示要在相应介质中反射的光的波长。第一或第二谐振镜115,120能够具有例如2至50个单独的层。单个层的典型层厚度能够是大约30至150nm,例如50nm。层堆叠还能够包含一个或两个或更多个厚于约180nm,例如厚于200nm的层。例如,第二谐振镜120对于激光辐射能够具有99.8%或更高的总反射率。第一谐振镜115能够设计为用于来自谐振器的辐射的去耦镜,并且例如具有比第二谐振镜低的反射率。
45.在有源区110中生成的电磁辐射能够在第一谐振镜115与第二谐振镜120之间反射,从而在谐振器的有源区中形成用于通过感应发射生成相干辐射(激光辐射)的辐射场21。总的来说,第一谐振镜与第二谐振镜115,120之间的距离至少对应于有效发射波长的一半(λ/2h,其中,n对应于有源区的折射率),使得驻波能够在谐振器的内部形成驻波。例如,所生成的激光辐射30能够经由第一谐振镜115耦合输出谐振器。半导体激光装置10因此形成所谓的vcsel,即垂直腔面发射激光器。
46.根据设计方案,用于形成第一和/或第二谐振镜115,120的交替堆叠的层能够具有半导体层,其中,至少一个层被掺杂。例如,第一谐振镜115的层堆叠中的至少一个半导体层能够掺杂有第一导电类型,例如p型或n型。相应地,第二谐振镜120的至少一个半导体层能够掺杂有与第一导电类型,例如n型或p型不同的第二导电类型的掺杂剂。
47.根据进一步的设计方案,至少第一或第二谐振镜115,120能够专门由介电层构成。在这种情况下,层堆叠123还具有第一导电类型的第一半导体层(未示出)和第二导电类型的第二半导体层(未示出)。在这种情况下,例如,交替布置的介电层能够交替地具有高折射率(n》1.7)和低折射率(n《1.7),并且被设计为布拉格反射器。
48.例如,第一谐振镜和第二谐振镜115,120以及有源区110的半导体层能够基于ingaalp材料系统并且包括具有0《x,y《1和x y《1的inxgayali-x-yp成分的半导体层。
49.根据进一步的设计方案,第一谐振镜和第二谐振镜115,120以及有源区110的半导体层能够基于algaas层系统并且每个都包含组成为alxgai-xas的层,其中,0《x《1。
50.光电半导体组件10的发射波长例如能够小于1000nm。例如,波长能够大于800nm。
51.图1所示的光发射装置15例如不是并联连接,第二接触元件130例如是彼此隔离的。结果,能够分别单独地驱控光发射装置15。根据设计方案,每个光发射装置15的第二导电类型的半导体层能够通过第一接触层118彼此连接。例如,第一接触层118能够布置在有源区110与第一谐振镜115之间,如图1所示。例如,第一接触层118能够是第一导电类型的高掺杂半导体层。例如,第一接触层118能够具有非常高的横向导电率。第一接触层118的材质例如是gaas或ingaas。根据图1所示的设计方案,第一导电类型能够是n导电类型。基底100能够是用于生长半导体层堆叠123的生长基底。例如,基底100能够是gaas基底。
52.如图1所示,第一谐振镜115的层能够布置在生长基底100上方。例如,第一谐振镜115的层能够掺杂有第一导电类型。第一接触层118能够布置在第一谐振镜115上方。有源区110的层布置在第一接触层118之上,随后是第二谐振镜120的层。例如,第二谐振镜120的层能够掺杂有第二导电类型。
53.埋入的绝缘层,例如氧化层126,能够布置在台面114的边缘区域中,从而在每种情
况下在台面114的中心区域中形成孔径127。由该孔径127生成电荷载流子的集束和所生成的电磁功率的光学包围。
54.分离沟槽113能够延伸至第一接触层118的顶侧。例如,分离沟槽能够填充有绝缘材料,或者它们能够填充有通过绝缘材料与相邻台面绝缘的导电材料。如图1所示,第一连接元件124能够连接至第一接触层118。第一连接元件124能够经由导电填料135(例如金属填料)连接至第一接触元件125。第一接触元件125和多个第二接触元件130均布置在光电半导体组件的第一主表面101上。这样,各个光发射装置15能够分别由光电半导体组件的第一主表面101驱控。根据进一步的设计方案,接触沟槽113也能够更深地延伸到半导体层堆叠123中。例如,第一导电类型的半导体层的电连接也能够通过替代结构实现。
55.通过填充分离沟槽113,能够制造特别稳定的光电半导体组件,尤其是平面平行且紧凑的光电半导体组件。通过用绝缘材料填充分离沟槽113,降低了光发射装置15之间短路的风险。
56.图2a示出了根据进一步设计方案的光电半导体组件的示意性截面图。除了图1中所示的组件之外,图2a中所示的光电半导体组件10还包括电路1421,1422,

142n的布置,这些电路分别适用于驱控光发射装置15的第二接触元件130,以用于.如图2a所示,这些电路中的每一个都被分配给恰好一个光发射装置。例如,电路的布置能够布置或形成在电路基板中。例如,电路基板140能够包括例如由硅制成的半导体基板,其中,实现了各个开关元件。例如,电路1421,1422分别能够设计为集成电路,例如cmos电路(互补金属氧化物半导体)。驱动电路或者驱动器电路除了作为用于各个光发射装置15的电源的功能之外还满足附加的功能。例如,它们能够包含移位寄存器,存储单元或数字数据接口。根据设计方案,能够分别集成用于评估探测器信号的算法(时间数字转换器,直方图处理)。
57.此外,至第一接触元件125的相应的供应线也能够实施为电路基板140中的公共连接导线147。公共连接导线147例如能够连接到第一连接区域146,该第一连接区域连接到第一接触元件125。具有布置在其中的电路1421,1422,

142n的电路组件或电路基板140能够布置成与光发射装置的第一主表面1相邻。
58.以这种方式,能够以特别紧凑的方式实现光电半导体组件。结果,能够提供极其紧凑的vcsel发射器。此外,能够通过短的连接导线分别驱动各个光发射装置,从而不生成额外的电感或降低电感。特别地,可能的电感不会导致频率限制。结果,能够生成极短的脉冲。如图2a所示,所生成的电磁辐射能够通过生长基底100和光电半导体组件的第二主表面102发射。
59.因为第一接触元件和第二接触元件都能够与光发射装置的第一主表面接触,所以能够以简单的方式制造光电半导体组件。例如,在将光电子器件与电路基板接合之后能够省去进一步的半导体加工方法。结果,例如避免了对电路装置的工艺相关损坏。
60.由于第二接触元件能够分别单独驱控,附加的功能能够容易地集成到光电半导体组件中。此外,通过有目的地操作选定数量的光发射装置,能够容易地调整辐射功率。
61.第一接触元件125连接至第一导电类型的半导体层111,并且第二接触元件130均连接至第二导电类型的半导体层112。根据设计方案,第一导电类型能够是n导电类型并且第二导电类型是p导电类型。在这些设计方案中,能够简化制造过程。根据进一步的设计方案,第一导电类型能够是p型导电并且第二导电类型是n型导电。在这些设计方案中,cmos电
路1421,1422,

142n能够通过n掺杂半导体区域驱动光电装置,这能够更有效地实现。
62.根据图2b所示的设计方案,也能够去除生长基底100。由于层堆叠123与电路基板140相连,因此能够实现布置的稳定性。这样,能够实现薄膜倒装芯片vcsel组件。图2b的光电半导体组件的其他部件与图2a的光电半导体组件的部件相似。通过从热路径移除生长基底,光发射装置15的阵列被更好地冷却。例如,硅具有比gaas高得多的热导率,能够用作生长基底材料。结果,光电半导体组件10能够以更高的功率密度运行,这导致增加的范围。此外,光电半导体组件10能够在更宽的温度范围内运行。此外,去除生长基底(例如gaas)还能够发射波长比对应于生长基底材料的带隙(gaas情况下为860nm)的波长更短的电磁辐射。
63.根据图2c所示的设计方案,光发射装置的第一导电类型的半导体层的电连接能够通过第一连接导线149实现,第一连接导线布置在半导体层堆叠123的背离第一主表面101的一侧。在这种情况下,例如,第一接触层118能够被制造得非常薄或者也能够在光电半导体组件的区域中被去除。绝缘材料151能够放置在第一连接导线149中的每一个之上以使它们与外部绝缘。例如,第一连接导线149以这样的方式布置,使得它们各自存在于预期很少发光的区域中。例如,第一连接导线149能够与分离沟槽113和埋入绝缘层126重叠。
64.根据图2d,3a和3b中所示的设计方案,光电半导体组件能够附加地具有用于束整形的层156。用于束整形的层156能够具有例如多个光学元件1531,1532,...,153n。光学元件能够布置在光电半导体组件的第二主表面102的一侧。根据设计方案,光学元件1531,1532,...,153n分别不同地设计并因此能够实现发射的电磁辐射在相应不同的空间角度上的发射。例如,光学元件1531,1532,...,153n能够分别集成在透明载体154中并形成多透镜阵列。通过这种方式,束整形层156便能够简单的方式连接至半导体层堆叠123。具有光学元件1531,1532,...,153n的透明载体154能够被这样地施加,使得在层堆叠153与透明载体154之间形成气隙155。通过这种方式能够进一步调整光电半导体组件的发射特性。根据进一步的设计方案,气隙155也能够填充有绝缘透明材料,例如聚合物或氧化物。因此,图2d中所示的布置使得能够利用相关联的电路1421,1422,

142n选择性地驱控每个具有不同发射特性的光电装置。例如,每个具有不同发射特性的光电装置或它们的组能够被顺序地供电。由此提高了检测光电半导体组件辐射的探测器的空间分辨率。此外,能够显著简化探测器,从而降低整个系统的成本并减少所需的空间。探测器甚至能够只有一个光敏表面,仍然能够通过依次为光电装置供电来记录三维图像。
65.通常,在本说明书的上下文中描述的束整形层156能够包含折射光学器件,例如多透镜阵列,或衍射光学器件,例如金属透镜。束整形层156能够以调整的方式应用为单独制造的晶片,例如由玻璃,石英,硅或其他合适的材料制成。根据进一步的设计方案,束整形层156能够通过模制或多光子吸收由液体树脂(旋涂玻璃,硅树脂,环氧树脂,丙烯酸酯,聚氨酯,聚碳酸酯,聚苯并环丁烯)制成。
66.图3a示出了根据进一步设计方案的光电半导体组件的示意性截面图。与图2d中所示的设计方案不同的是,分离沟槽113中的导电填料135在此分别通过第一连接元件124彼此连接。这样,能够提高各个光发射装置的第一导电型半导体层的各部分之间的电连接。第一连接元件124形成沿x方向在图示平面的前面和后面延伸的网格。
67.根据图3a所示的设计方案,束整形层156,例如具有多个光学元件1531,1532,...,153n的透明载体154与半导体层堆叠123直接相邻或者通过垫片152与之间隔开。垫片152能
够由导电或绝缘材料制成,并且分别布置为,使得发射电磁辐射的区域被暴露并且未被垫片152覆盖。通过这种方式,在相邻介质与气隙之间生成界面,其会进一步影响光发射装置的光学特性。在此,也能够分别不同地设计各个光学元件1531,1532,...,153n。
68.根据图3b所示的设计方案,在通过其将第一连接元件124与第一接触元件125连接的连接沟槽116中,导电填料135的一部分能够被绝缘材料157代替。例如,由此能够减小光电半导体组件内的机械应力。特别地,当在晶片级生成单个光电半导体元件时,这种机械应力会导致晶片相当大的弯曲,这使得光电半导体元件的加工更加困难。为此,用灌封材料或旋涂玻璃填充连接沟槽116的边缘区域能是有利的。电接触也由具有较小水平尺寸的导电填料135实现。如图3b所示,在此,分离沟槽113均填充有绝缘材料157。分离沟槽113每个都填充有隔离材料157的事实导致能够避免单独的台面114之间的短路的额外优点。
69.下面更详细地描述根据设计方案的用于制造光电半导体组件的方法。
70.图4a示出了当执行该方法时工件108的示意性截面图。将半导体层堆叠123施加到生长基底100,例如gaas基底。在本说明书的上下文中,沉积在生长基底100上方的层堆叠通常被称为“半导体层堆叠”123。除了半导体材料之外的材料也能够布置在该半导体层堆叠123中。例如,用于构造第一谐振镜115和第一接触层118的层能够布置在半导体层堆叠123中。此外,用于形成有源区110的层和用于形成第二谐振镜120的层布置在半导体层堆叠123中。根据设计方案,第一接触层118能够非常薄或不存在。半导体层堆叠123的第一主表面101代表光电半导体组件的第一主表面并且未被覆盖。例如,第一导电类型例如n型的第一半导体层能够包含在第一谐振镜115的区域中。第二谐振镜120的层能够包含一个或多个第二导电类型例如p型的第二半导体层。
71.根据替代设计方案(图4b),第一导电类型的层也能够是p-导电的并且第二导电类型的层是n-导电的。在这种情况下,例如,能够首先在生长基底上生长半导体层堆叠123的层,从而首先生长n型层,然后生长p型层。随后能够将所生成的半导体层堆叠123施加到处理载体107,例如硅载体,并通过连接材料105与其连接。结果,p型层位于有源区110与处理载体107之间。在这种设计方案中,例如,稍后施加的电路能够通过n接触控制各个光电装置,这能更有效地实现。
72.从图4a所示的结构开始,然后在半导体层堆叠123中形成分离沟槽113,如图4c所示。结果,构造了大量的台面114。分离沟槽113例如在x方向和y方向上延伸。除了分隔沟槽113的结构化之外,还定义了连接沟槽116,其例如暴露出区域中的第一接触层118,例如电子半导体元件的边缘区域。能够通过连接沟槽116,例如通过第一接触层118,与第一导电类型的第一半导体层进行接触。例如,半导体层堆叠123能够另外包含蚀刻停止层(未示出)。例如,这能够布置在第一接触层118之上。
73.在随后的步骤中,在台面114的边缘区域中形成掩埋绝缘层126,例如如图4d所示。这在每个台面的中心区域定义了孔径127。例如,掩埋绝缘层能够是氧化物层。然而,根据进一步的设计方案,绝缘层,例如sio2层,也能够形成在各个台面的第一主表面101上,结果也形成了孔径。
74.根据设计方案,能够随后形成例如由al2o3,si3n4,sio2或这些材料的组合制成的钝化层132。此外,第二连接元件129形成在层堆叠123的第一主表面101上。此外,在连接沟槽116的区域中的第一接触层118上方形成第一连接元件124。例如,第一和/或第二连接元件
124,129能够由zno,金或auge制成。
75.根据设计方案,随后用导电填料135填充分离沟槽113和连接沟槽116。例如,这能够使用电流方法来实现。导电填料135的材料的实例包括例如铜,金,银,镍或钨。通过导电填料135进行填充实现在光发射装置15外部的高度补偿。作为替代,如图3b所示,高度补偿也能够使用绝缘体例如sio2,旋涂玻璃(sog),浇注化合物或模制化合物或其他合适的绝缘材料来实现。例如,能够在沉积导电填料135之后将绝缘材料施加在连接沟槽116中。在沉积绝缘材料之后,能够执行平坦化步骤,例如通过化学机械抛光(cmp,“化学机械抛光”)。
76.随后,如图4g所示,施加钝化层137。此外,在钝化层137中形成开口。随后,将导电材料填充到开口中。结果,第一接触元件125形成在连接沟槽116的区域中。此外,第二接触元件130均形成在台面114上方。例如,用于形成第一接触元件和第二接触元件125,130的导电材料能够包括金,铜或镍。此外,能够进行cmp(化学机械抛光工艺)。以这种方式,获得了工件108的非常平坦的表面。因此,能够在后续步骤中将工件108连接到电路基板140,在该电路基板140中实现了多个电路1421,1422,...142n。
77.如图4g所示,在电路基板140的面向工件108的一侧布置有第一连接区145。此外,大量的第二连接区域1461,1462,...146n布置在该侧。例如,第一连接区域和第二连接区域能够由金,铜或镍制成。电路1421,1422,...142n分别能够连接到第二接触元件1301,1302,...130n。根据进一步的设计方案,一个电路1421也能够以这样的方式连接到相关联的第二接触元件,使得一组光发射装置由电路1421驱控。
78.原则上,工件108能够通过芯片到晶片,晶片到晶片或薄膜转移方法,例如μ转印方法与驱控电路142或者驱控电路1421,1422,...142n的布置连接。例如,驱控电路1421,1422,...142n的布置能够在晶片层面上与工件连接。例如,能够通过混合直接接合方法,热压接合或结构化焊料金属来进行连接。
79.例如,生长基底100能够通过研磨/抛光,湿法或干法蚀刻或这些方法的组合来去除。
80.结果,例如,能够获得图2a,2b,3a,3b,2c,2d所示的光电半导体组件。
81.图5总结了根据设计方案的方法。一种用于生产具有多个光发射装置的光电半导体组件的方法,包括形成(s100)第一谐振镜,第二谐振镜以及第一谐振镜与第二谐振镜之间的有源区。有源区适用于发射电磁辐射。该方法还包括形成(s130)第二接触元件。第二接触元件和与光发射装置的第一导电类型的第一半导体层电连接的第一接触元件能够从光发射装置的第一主表面接触,并且第二接触元件能够分别被单独驱控。这里能够首先形成第一谐振镜,然后形成有源区,最后形成第二谐振镜。根据进一步的设计方案,能够首先形成第二谐振镜,然后形成有源区,最后形成第一谐振镜。
82.图6示出了根据设计方案的电子装置20。电子装置20包括如上所述的光电半导体组件10。例如,电子装置能够是传感器,例如用于面部识别或用于自动驾驶中的距离测量的传感器。根据设计方案,电子装置20还能够包括合适的探测器装置25。例如,由光电半导体组件10发射的电磁激光辐射能够被物体200反射。反射的辐射能够由探测器35检测。对象200例如能够是人脸或车辆,也能够是手机或其他电子装置的镜头。根据进一步的设计方案,对象200也能够是别的东西。
83.电子装置20还能够包括用于处理获得的测量结果的电路35。例如,电路35能够适
用于控制光电半导体组件的各个电路1421,1422,...142n或从它们接收控制信号。此外,电路35能够从传感器装置25接收信号并从这些信号中获取信息或进一步处理这些信号。例如,电子装置20能够是tof(“飞行时间”)传感器或用于生成关于对象的3d信息的其他传感器。通过如前所述地有针对性地控制单个激光或者成组的激光,使其有针对性地在不同的空间方向上照射,能够提高探测器的空间分辨率和/或能够显著简化探测器。特别地,根据设计方案,探测器甚至能够仅具有单个光敏表面并且通过光电子器件的顺序通电仍然绘制空间图。
84.其结果是,系统的成本能够显著降低,安装空间也能够进一步减少。由于设计紧凑,电子装置20能够适用于移动终端,例如手机,pda(“个人数字助理”)等,此外,电子装置20能够容易地被整合到车辆的外壳中。.
85.尽管这里已经说明和描述了特定设计方案,但是本领域技术人员将认识到,在不脱离本发明的范围的情况下,能够用多种替代和/或等效配置代替所示和描述的特定设计方案。本技术旨在涵盖本文讨论的特定设计方案的任何修改或变化。因此,本发明仅受权利要求及其等同物的限制。
86.下面将各种装置和布置以及制造方法作为段落列出。以下段落介绍了所提出的原则和概念的不同方面和实施方案,它们能够以不同的方式组合。
87.此类组合不限于下列组合:
88.1.一种具有多个光发射装置(15)的光电半导体组件(10),所述光发射装置分别
89.包括第一谐振镜(115),
90.第二谐振镜(120)以及有源区(110),所述有源区
91.布置在第一谐振镜与第二谐振镜(115,120)之间并且适用于发射电磁辐射(30),以及
92.第二接触元件(130),
93.其中,所述第二接触元件(130)和第一接触元件(125)能够从所述光发射装置的第一主表面(101)接触,其中,所述第一接触元件与所述光发射装置(15)的所述第一半导体层(111)电连接,和
94.所述第二接触元件(130)中的至少两个第二接触元件能够分别单独地被驱控。
95.2.根据段落1所述的光电半导体组件(10),还具有电路(1421,1422,...142n)的布置,所述电路分别适用于驱控所述光发射装置(15)的所述第二接触元件(130)。
96.3.根据段落2所述的光电半导体组件(10),其中,所述电路(1421,1422,...142n)的布置被布置在电路基板(140)中。
97.4.根据段落3所述的光电半导体组件(10),其中,所述电路基板(140)被布置为与所述第一主表面(101)相邻。
98.5.根据前述段落中任一项所述的光电半导体组件(10),其中,所述第一导电类型是p导电类型。
99.6.根据前述段落中任一项所述的光电半导体组件(10),还具有多个光学元件(1531,1532,

153n),这些光学元件布置在所述光发射装置(15)的背离所述第一主表面(101)的一侧上,其中,光学元件(1531,1532,

153n)中的至少两个光学元件分别被不同地设计,从而发射的辐射分别在不同的空间方向上被发射。
100.7.根据段落6所述的光电半导体组件(10),其中,所述光学元件(1531,1532,

153n)与所述光发射装置(15)的所述第二主表面(102)间隔开地布置。
101.8.根据段落6或7所述的光电半导体组件(10),其中,分别与不同的光学元件(1531,1532,

153n)相邻的光电装置(15)能够分别被单独地驱控。
102.9.根据前述段落中任一项所述的光电半导体组件(10),还具有第一接触层(118),所述第一接触层与第一半导体层(111)连接,其中,所述第一接触层(118)布置在所述有源区(110)与所述第一谐振镜(115)之间。
103.10.根据前述段落中任一项所述的光电半导体组件(10),还具有第一连接导线(149),所述第一连接导线适用于,将相邻的光发射装置(15)的所述第一半导体层(111)彼此连接。
104.11.一种电子装置(20),所述电子装置具有根据前述段落中任一项所述的光电半导体组件(10)和探测器(200)。
105.12.根据段落11所述的电子装置,其中,所述探测器(200)具有唯一的光敏表面(210)。
106.13.一种用于制造具有多个光发射装置的光电半导体组件(10)的方法,该方法包括:
107.形成(s100)一个或多个第一谐振镜(115),第二谐振镜(120),在所述第一谐振镜与第二谐振镜(115,120)之间的有源区(110),其中,所述有源区(110)适用于,发射电磁辐射(30),以及
108.形成(s130)多个第二接触元件(130),
109.其中,所述第二接触元件(130)以及所述第一接触元件(125)能够从所述光发射装置(15)的所述第一主表面(101)接触,所述第一接触元件与所述光发射装置的第一导电类型的所述第一半导体层(111)电连接并且
110.所述第二接触元件(130)分别能够被单独驱控。
111.14.根据段落13所述的方法,还包括在所述光发射装置的所述第一主表面(101)上方施加电路基板(140),在所述电路基板中布置有电路(1421,1422,...142n)的布置,所述电路分别适用于驱控所述光发射装置的所述第二接触元件(130)。
112.15.根据段落14所述的方法,其中,所述第一谐振镜和第二谐振镜(115,120)以及所述有源区(110)在生长基底(100)上方生长,所述生长基底(100)在施加所述电路基板(140)之后被去除。
113.参考标号列表
114.10光电半导体组件
115.15光发射装置
116.20电子装置
117.25传感器设备
118.30发射的辐射
119.35处理装置
120.100生长基底
121.101第一主表面
122.102第二主表面
123.105连接材料
124.107处理载体
125.108工件
126.110有源区
127.111第一半导体层
128.112第二半导体层
129.113分离沟槽
130.114台面
131.115第一谐振镜
132.116连接沟槽
133.118第一接触层
134.120第二谐振镜
135.123层堆叠
136.124第一连接元件
137.125第一接触元件
138.126埋绝缘层
139.127孔径
140.129第二连接元件
141.130,1301,1302,...130n第二接触元件
142.132钝化层
143.135导电填料
144.137绝缘层
145.140电路基板
146.1421,1422,...142n电路
147.1451,1452,...145n第二连接区
148.146第一连接区
149.147公共连接导线
150.149第一连接导线
151.151绝缘材料
152.152垫片
153.1531,1532,...153n光学元件
154.154透明载体
155.155气隙
156.156光束整形层
157.157绝缘材料
158.200探测器
159.210感光面。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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