光电子半导体芯片
阅读说明：本技术 光电子半导体芯片 (Optoelectronic semiconductor chip ) 是由 安娜·斯特罗泽茨卡-阿西格 约翰尼斯·萨里奇 于 2019-03-14 设计创作，主要内容包括：在一个实施方式中,光电子半导体芯片(1)包括：半导体层序列(2),所述半导体层序列具有用于产生具有最大强度的波长L的辐射的有源区(23)。镜(3)包括覆盖层(31)。覆盖层(31)由对于辐射可穿透的材料构成并且具有0.5L和3L之间的光学厚度,其中包含边界值。沿背离半导体层序列(2)的方向在覆盖层(31)后跟随有镜(3)的两个和十个之间的中间层(32,33,34,35),其中包含边界值。中间层(32,33,34,35)交替地具有高折射率和低折射率。至少一个中间层(32,33,34,35)的光学厚度不等于L/4。沿背离半导体层序列(2)的方向在中间层(32,33,34,35)后跟随有镜(3)的至少一个金属层(39)作为反射层。(In one embodiment, an optoelectronic semiconductor chip (1) comprises: a semiconductor layer sequence (2) having an active region (23) for generating radiation having a wavelength L with a maximum intensity. The mirror (3) comprises a cover layer (31). The cover layer (31) is made of a material that is transparent to radiation and has an optical thickness of between 0.5L and 3L, wherein the boundary values are contained. Between two and ten intermediate layers (32, 33, 34, 35) of the mirror (3) follow the cover layer (31) in the direction away from the semiconductor layer sequence (2), wherein the boundary values are included. The intermediate layers (32, 33, 34, 35) alternately have a high refractive index and a low refractive index. The optical thickness of at least one intermediate layer (32, 33, 34, 35) is not equal to L/4. At least one metal layer (39) of the mirror (3) follows the intermediate layer (32, 33, 34, 35) in the direction away from the semiconductor layer sequence (2) as a reflective layer.)
技术领域
提出一种光电子半导体芯片。
发明内容
要实现的目的在于，提出一种光电子半导体芯片，所述光电子半导体芯片具有反射率高的镜。
所述目的还通过具有独立权利要求的特征的光电子半导体芯片来实现。优选的改进方案是其余权利要求的主题。
根据至少一个实施方式，光电子半导体芯片设为用于产生辐射，尤其用于产生近紫外辐射、可见光和/或近红外辐射。半导体芯片例如是发光二极管芯片或是激光二极管芯片。优选地，半导体芯片是用于产生黄光、橙光或红光的LED芯片。
根据至少一个实施方式，半导体芯片包括半导体层序列。半导体层序列包含至少一个用于产生辐射的有源区。辐射具有最大强度的波长L。有源区优选位于半导体层序列的p型掺杂侧和n型掺杂侧之间。在有源区中尤其存在单量子阱结构、多量子阱结构和/或pn结。有源区尤其垂直于半导体层序列的生长方向延伸。
半导体层序列优选基于III-V族化合物半导体材料。半导体材料例如是氮化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamN，或是磷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamP，或也是砷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamAs或如AlnGamIn1-n-mAskP1-k，其中分别有0≤n≤1，0≤m≤1并且n+m≤1以及0≤k＜1。优选地，在此对于半导体层序列的至少一个层或对于所有层适用0＜n≤0.8，0.4≤m＜1并且n+m≤0.95以及0＜k≤0.5。在此，半导体层序列可以具有掺杂物以及附加的组成部分。为了简单性然而仅说明半导体层序列的晶格的主要组成部分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使这些组成部分可以部分地由少量其他物质替代和/或补充时也如此。
根据至少一个实施方式，半导体芯片包括一个或多个镜。优选刚好一个镜用于辐射的反射。镜安置在半导体层序列的背侧上，所述背侧与半导体层序列的光耦合输出侧相对置。
根据至少一个实施方式，镜包括至少一个、优选刚好一个覆盖层。覆盖层可以是镜的最厚的层，尤其是由对于在运行中产生的辐射可穿透的材料构成的镜的最厚的层。覆盖层是镜的最靠近半导体层序列的层。覆盖层可以面状地触碰半导体层序列。
根据至少一个实施方式，覆盖层由对于在运行中产生的辐射可穿透的材料构成，所述材料尤其是低折射率的。低折射率可以意味着，覆盖层的折射率比半导体层序列的平均折射率小至少0.5或1或1.5。优选地，覆盖层由介电材料构成，替选地然而也可以由导电材料构成。覆盖层的材料例如是氧化物、氮化物或氮氧化物。
根据至少一个实施方式，覆盖层具有相对大的光学厚度。术语光学厚度涉及由相应的层的几何厚度及其关于最大强度的波长的折射率构成的乘积。优选地，覆盖层具有至少0.5L或1.0L的光学厚度。替选地或附加地，所述光学厚度为最高5L或3L或2L或1.5L。
最大强度的波长L在此和在下文中分别涉及真空波长。如果真空波长例如为600nm，那么0.5L的值即对应于300nm的厚度。如果用例如300nm的值表示光学厚度并且折射率在波长L处例如为1.5，那么与相应的光学厚度相关联的几何厚度据此为在300nm处除以折射率，即为200nm。换言之，所谓的光学厚度是关于最大强度的波长L的，其中为了换算为几何厚度将相关层的折射率用作为除数。折射率涉及300K的温度或者涉及半导体芯片的适宜的工作温度。
根据至少一个实施方式，镜包括多个中间层。中间层的数量优选是最高十五或十或七。沿背离半导体层序列的方向，中间层跟随覆盖层，尤其直接跟随覆盖层。尤其存在两个、三个、四个或五个中间层，特别优选存在三个或四个中间层。
根据至少一个实施方式，中间层各自由对于在运行中产生的辐射而言可穿透的材料，如氧化物、氮化物或氮氧化物构成。中间层可以是介电的或者替选地也可以是导电的。中间层由至少两种不同材料构成，其中每个中间层本身优选由唯一的材料构成。沿背离覆盖层的方向，中间层交替地具有对于在运行中产生的辐射高的折射率和低的折射率。相邻的中间层之间和/或与覆盖层的折射率差优选为至少0.5或1。可能的是，一种中间层，尤其具有低折射率的中间层由与覆盖层相同的材料构成。
根据至少一个实施方式，至少一个中间层的厚度不等于L/4。换言之，至少一个中间层不是如在常规的布拉格镜中所使用的层。可能的是，没有中间层具有L/4的厚度。这尤其以0.03L或0.02L或0.01L的公差适用。
根据至少一个实施方式，镜包括金属层。沿背离半导体层序列的方向金属层跟随中间层，尤其直接跟随中间层。金属层构成为反射层并且用于反射在运行中产生的辐射。在金属层上反射从半导体层序列起穿过覆盖层和中间层到达金属层的辐射部分。
在至少一个实施方式中，光电子半导体芯片包括半导体层序列，所述半导体层序列具有用于产生具有最大强度的波长L的辐射的有源区。用于辐射的镜位于背侧上，所述背侧与光耦合输出侧相对置。镜包括覆盖层，所述覆盖层最靠近半导体层序列。覆盖层由对于辐射而言可穿透的材料构成并且具有在0.5L和3L之间的光学厚度(其中包含边界值)。沿背离半导体层序列的方向在覆盖层后跟随有镜的两个和十个之间的中间层(其中包含边界值)。中间层交替地具有对于辐射高的折射率和低的折射率并且各自由对于辐射可穿透的材料构成。至少一个中间层的光学厚度不等于L/4。沿背离半导体层序列的方向在中间层后跟随有镜的至少一个金属层作为反射层。
由此，镜是用于宽的波长范围，例如从黄色至红外的光谱范围的尤其介电的布拉格镜。镜优选用于发光二极管芯片，所述发光二极管芯片基于InGaAlP和/或基于AlGaAs。
借助于在此所描述的镜，提高的反射率特别可由尤其用于薄膜LED的介电镜实现，其中生长衬底远离半导体层序列。这例如适用于基于InGaAlP的LED芯片，所述LED芯片借助于薄层技术，简称TF技术制造。
在例如InGaAlP/AlGaAs二极管的薄层技术中的关键元件是电介质-金属镜。这种镜的第一部分由电介质的厚层构成。第一层的介电材料应当具有低的折射率，以使邻接的半导体材料和第一镜层之间的折射率差最大并且以这种方式使全反射的临界角最大。在介电层后方的金属，通常Au或Ag反射光，所述光在第一边界面处不反射。
借助于欧司朗TF技术制造的InGaAs/AlGaAs芯片，例如TF5构型和TF6构型使用如下镜，所述镜由例如具有530nm厚度的厚的SiO2层和其后方的Au层构成。介电镜的其他变型形式在于其他制造商的InGaAlP/AlGaAs二极管，然而总是仅具有唯一的电介质层，例如在EpiStar的情况下由MgF2构成。对于GaN发光二极管的情况已提出，通过引入所谓的介电DBR，即分布式布拉格反射器来提高镜反射率。这种镜由具有L/4厚度的例如SiO2/TiO2层的对构成，例如参见出版物Hongjun Chen等的“Enhanced Performance of GaN-BasedLight-Emitting Diodes by Using Al Mirror and Atomic Layer Deposition-Ti02/Al203 Distributed Bragg Reflector Backside Reflector with Patterned SapphireSubstrate”，2013年的《Applied Physics Express》，第6卷，2号，从022101起，DOI：https://doi.org/10.7567/APEX.6.022101。
在此所描述的镜的基本构思是，代替唯一的SiO2层使用优选具有最优厚度的介电层的堆叠。传统的DBR镜由多个L/4层构成，所述L/4层由两种介电材料构成。材料应当具有大的折射率差，以使在每个边界面上辐射的反射最大。所述传统的想法的缺点在于，这种构造造成反射的强的角相关性和光谱相关性。这造成，L/4构造在关于角积分时不会得到镜反射能力的改善。
在此提出的布拉格镜在多个点中与传统的DBR不同：
1)靠近半导体材料的第一介电层具有低的折射率并且厚度为，使得在第一边界面处达到全反射的大的临界角。
2)在其后方的层为了避免角最小值和光谱最小值不是L/4厚。这些层的厚度选择为，使得其确保在每个边界面处反射的光的高的结构性的干扰，然而同时显示出非常弱的波长相关性和角相关性。
3)在其后方的层的数量优选降低为三个或四个，以减小设计的复杂性和使对通过LED的导热系数的不利影响最小。
借助于上述介电堆叠提高了特别是InGaAlP发光二极管的镜反射度和亮度。
尤其在此要考虑如下方面：
A)选择介电材料：
如上文所提到的，介电材料应当选择为，使得其具有足够高的折射率差。第一层应当是低折射率的层。适合的材料对的实例是：i)具有n＝1.46的SiO2和或具有n＝2.3的Nb2O5，ii)具有n＝2.3至2.4的SiO2和TiO2，iii)具有n＝1.37的MgF2和Nb2O5，iv)MgF2和TiO2。提到的值适用于300K的温度并且适用于616nm的波长。对于不同的材料选择优选再次优化各个层的厚度。
B)层的数量和厚度：
层的总数量可以是低的并且例如为三个或四个。有利的是，对层的数量进行限制，因为较厚的介电镜对LED的热学特性具有不利影响。为了使在大的角范围和光谱范围中的反射度最大，有利的是，这些层与L/4不同并且具有低折射率和高折射率的层具有不同的光学厚度。
例如，第一层是厚的，尤其是大约520nm。下面的Nb2O5层和SiO2层分别具有略微大于或小于L/3的厚度。对于这些设计方案而言不出现关于角度的强的反射最小值。
然而，存在等价的构型：
i)第一层的厚度可以更大地或更小地选择。然而如果第一层是过薄的，例如薄于大约L/2，那么丧失反射改善。
ii)对于较薄的介电层不需要的是，相同材料的层具有相同的光学厚度。存在等价的设计，其中每个层具有不同的光学厚度。大于L/4，然而小于L/2，优选L/3+/-20％的厚度是最优的。
iii)可能的是，使用不同数量的介电层。层的总量可以大于4。良好的设计方案在奇数和偶数的层数量的情况下存在。
iv)在使用奇数的数量的介电层时，各个层可以L/4厚或是更薄的。然而如果选择L/4厚度，那么在特定的角度中存在反射度的最小值。由此降低了镜的总的积分的反射度。
C)选择在介电层后方的金属：
在此所描述的宽带地光谱反射的布拉格镜能够连同Au或Ag或Al作为金属镜层或在其后方的任意其他金属镜使用。为了将介电层良好地附着在金属镜上，优选使用附加的薄的附着层，例如由透明导电氧化物，简称TCO，如ITO、ZnO或其他类似物构成的附着层。其他可能的材料例如是绝缘氧化物如Al2O3或金属如Ti。
D)在不同的芯片设计中的使用例如结合p型接触部：
i)镜的介电层堆叠直接在半导体材料上沉积。为了接触半导体，镜例如以光刻的方式结构化。半导体材料优选通过金属接触部、如点接触部接触。
ii)接触和电流扩展通过薄的例如由ITO构成的TCO层进行。接着，将布拉格堆叠沉积在TCO层上并且结构化，以便将TCO经由金属的接触点接触。尤其在GaP上的这种TCO接触部例如从出版物DE 10 2017 101 637 A1中已知，其公开内容通过参引结合于此。其他TCO如IZO或ZnO同样单独地或以组合的方式是可行的。
iii)布拉格镜结合TCO层作为接触层的应用也对于随后的加工具有优点。布拉格镜通常借助于干蚀刻结构化，以便避免欠蚀刻，如果这两种介电材料在湿蚀刻工艺中具有不同的蚀刻速率。直接在半导体材料上的干蚀刻然而可以带来缺陷并且使得低欧姆的电接触部的形成变难。在TCO上的干蚀刻然而不影响接触电阻。
iv)对于传统的DBR镜，由于在反射图案中的强的角相关性和光谱相关性预期光分布的明显变化。在这里所描述的宽带的布拉格镜的情况下，光分布保持是朗伯式的。对于具有唯一的SiO2层和具有在此所描述的镜设计的LED芯片测量光分布；在反射特性方面没有确定偏差。
根据至少一个实施方式，半导体芯片包括一个或多个增附层和/或一个或多个接触层。增附层优选位于金属层和最后的介电镜层之间。优选地，增附层面状地且直接邻接于金属层和邻接的介电层。接触层优选直接安置在覆盖层和半导体层序列之间。
根据至少一个实施方式，增附层和/或接触层由透明导电氧化物构成。
透明导电氧化物，英文transparent conductive oxides或简称TCO是透明的导电的材料，通常是金属氧化物，例如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化钛、氧化铟或氧化铟锡，简称ITO。除了二元金属氧化物，例如ZnO、SnO2或In2O3以外，三元金属氧化物，如Zn2SnO4、CdSnO3、ZnSnO3、MgIn2O4、GaInO3、Zn2In2O5或In4Sn3O12或不同的透明导电氧化物的混合物也属于TCO族。此外，TCO不强制地对应于化学计量的组成并且也可以是p型掺杂的或n型掺杂的。
根据至少一个实施方式，增附层和/或接触层具有相对小的光学厚度。由于增附层的和/或接触层的小的厚度可能的是，这些增附层和/或接触层是无功能的。尤其，增附层和/或接触层的光学厚度最高为L/5或L/7或L/9。例如，增附层和/或接触层的几何厚度至少为0.5nm或2nm或5nm和/或最大为250nm或100nm或40nm或30nm。
根据至少一个实施方式，至少30％或50％或80％的中间层或所有中间层具有L/3的光学厚度。所述光学厚度尤其以最大L/15或0.06L或L/20或L/30的公差存在。可能的是，仅一个或仅两个中间层也具有L/3的光学厚度，其具有前述公差。
根据至少一个实施方式，镜具有刚好三个中间层。替选地，镜具有刚好四个中间层。也就是说，连同覆盖层，镜那么包括由下述材料构成的刚好四个或刚好五个层，所述材料优选沿背离半导体层序列的方向交替地具有高的折射率和低的折射率并且由对于辐射而言可穿透的材料构成。
根据至少一个实施方式，镜具有最多一个或最多两个或最多三个中间层，所述中间层显示出(L/4+N/2)+/-L/20的光学厚度。N是大于或等于零的自然数。替选地或附加地，这些中间层以镜的中间层的总量计的比例为最高60％或40％或20％。
替选地可行的是，中间层都不具有这种光学厚度。也就是说，镜可以不具有L/4层或基本上不具有L/4层，所述L/4层在传统的布拉格镜中使用。
根据至少一个实施方式，覆盖层的光学厚度为至少0.9L或L或1.1L或1.2L。替选地或附加地，覆盖层的光学厚度为最大1.8L或1.6L或1.4L。尤其，覆盖层的光学厚度在1.15L和1.3L之间。
根据至少一个实施方式，中间层或中间层中的至少一个或中间层中的至少一半具有至少0.27L或0.3L或0.32L的光学厚度。替选地或附加地，相关的中间层的光学厚度为最高0.43L或0.4L或0.36L。优选存在刚好两个这种中间层。
根据至少一个实施方式，镜具有位于其之间的、低折射率的中间层，所述中间层优选直接设置在两个在上一段中列举的中间层之间。位于其之间的中间层优选具有至少0.26L或0.28L和/或最大0.38L或0.35L或0.31L的光学厚度。优选地，这些低折射率的、位于其之间的中间层与相邻的中间层的折射率差分别为至少0.04L或0.06L或0.08L。
根据至少一个实施方式，至少三个中间层的光学厚度沿背离覆盖层的方向增加。这尤其适用于彼此跟随的中间层。所述中间层优选在覆盖层处起始。这种类型的相邻的中间层之间的光学厚度的差优选为至少0.03L或0.06L和/或为最大0.2L或0.15L或0.1L。
根据至少一个实施方式，至少三个中间层的光学厚度沿背离金属层的方向增加。这优选适用于直接彼此跟随的中间层和尤其直接在金属层处起始。这些相邻的中间层的光学厚度的差优选是相对大的并且例如为至少0.06L或0.09L或0.11L和/或最大0.18L或0.14L或0.12L。
根据至少一个实施方式，一个或多个中间层的光学厚度为最大L/5。尤其存在刚好一个这种相对薄的中间层。所述一个或多个中间层优选与覆盖层相比更靠近金属层。优选刚好一个具有小的厚度的中间层例如直接位于金属层上。
根据至少一个实施方式，覆盖层连同所有中间层的光学总厚度为至少1.6L或1.8L或2.1L。替选地或附加地，总厚度为最大3.5L或2.7L或2.3L。换言之，总厚度是相对小的。
对于覆盖层和中间层的所有前面的和后面的光学厚度而言可以适用的是，分别加上n L/2，其中n是大于或等于一的自然数，尤其等于1，即n＝1。通过将光学厚度增大n L/2，相关层的光学效应不改变或不显著改变。为了简化对厚度的前述说明，然而通常不一起给出分别可选地附加可行的加数n L/2。然而，特别优选地取消所述加数，使得那么n＝0。
根据至少一个实施方式，所述中间层或最后的中间层，即距金属层最近的中间层具有不等于L/4的厚度。优选地，这些中间层的光学厚度位于0.28L和0.45L之间，或对于n＝1的情况，位于0.78L和0.95L之间。在此情况下，优选至少50％或75％的其余中间层或所有其余中间层具有在0.255L和0.45L之间的光学厚度(其中包含边界值)或者具有在0.755L和0.95L之间的光学厚度(其中包含边界值)。这尤其适用于最邻近于金属层的最后的中间层是高折射率的层的情况。
根据至少一个实施方式，最邻近于金属层的最后的中间层具有0.28L和0.48L之间的光学厚度(其中包含边界值)。这尤其适用于最后的中间层是低折射率的层的情况。
根据至少一个实施方式，中间层，可选地连同覆盖层一起，由刚好两种不同材料构成。也就是说，镜连同金属层一起优选由仅三种不同材料构成。
根据至少一个实施方式，镜由多于两种透光材料组成，例如由三种或四种这种材料组成。可行的是，中间层包括至少两种这种材料并且覆盖层由另一种材料构成。此外可行的是，每个中间层或中间层中的每个连同覆盖层由自身的材料构成。
根据至少一个实施方式，覆盖层、所有中间层和金属层直接地和优选面状地彼此跟随。在前述组件之间于是不存在其他组件。
根据至少一个实施方式，覆盖层和中间层以及可选的金属层分别是具有保持不变的厚度的平坦的层。覆盖层和中间层以及可选的金属层可以重合地上下相叠地伸展。可行的是，覆盖层和/或中间层侧向地伸出金属层，以便引起对金属层相对于外部环境影响的封装。
根据至少一个实施方式，半导体层序列和/或接触层是结构化的。由此，这些层具有不平坦的形貌。镜可以遵循所述形貌，尤其是保持原样。也就是说，覆盖层、中间层和/或金属层于是不平坦地成形。
根据至少一个实施方式，覆盖层和低折射率的中间层作为材料分别具有二氧化硅或二氟化镁。作为用于高折射率的中间层的材料尤其使用Nb2O5或二氧化钛。尤其，覆盖层和低折射率的中间层由二氧化硅构成，而高折射率的中间层由Nb2O5构成。在此，覆盖层和中间层总体上优选交替地具有高折射率和低折射率，以低折射率的覆盖层起始。
根据至少一个实施方式，金属层由金、金合金，由银、银合金或由铝或铝合金构成。金属层的厚度优选为至少50nm或100nm或200nm。金属层优选直接位于中间层上。
对于直接在中间层上的金属层替选地，在中间层和金属层之间可以安置有至少一个附着改进层，例如钛层，铂层和/或钯层，其中这种附着改进层优选在光学方面基本上是无效的并且尤其具有最大5nm或2nm或1nm的厚度。此外，附着改进层可以由介电氧化物、如氧化铝构成或由TCO构成。
根据至少一个实施方式，镜的金属层欧姆传导地与半导体芯片的电极连接或者金属层形成电极的一部分。也就是说，经由金属层引起半导体层序列，尤其半导体层序列的p型掺杂侧的通电。也就是说，镜可以位于p型掺杂侧上。
根据至少一个实施方式，半导体芯片包括一个或多个用于电接触尤其p型掺杂侧的电通孔。通孔中的一个或所有通孔优选伸展穿过镜，即尤其穿过覆盖层以及穿过所有中间层。由此，镜的金属层可以经由通孔与半导体层序列或附加的接触层电连接。
根据至少一个实施方式，接触层连续地延伸经过所有通孔。由此，接触层可以同时用作为电流扩展层。增附剂层也可以在至少一个接触区域中结构化并且随后不需要是导电的。
根据至少一个实施方式，半导体层序列基于材料体系AlInGaAs和/或材料体系InGaAlP。换言之，半导体芯片是基于砷化物或磷化物的器件。最大强度的波长L优选为至少570nm或590nm和/或最大950nm或840nm或700nm。尤其，借助于半导体芯片在常规运行中产生红光。
附图说明
下面，参照附图根据实施例详细阐述在此所描述的光电子半导体芯片。相同的附图标记在此说明在各个附图中的相同元件。然而，在此没有示出符合比例的关系，更确切地说，为了更好的理解个别元件可以夸大地示出。
附图示出：
图1示出在此所描述的光电子半导体芯片的一个实施例的示意剖面图；
图2和3示出半导体芯片的变型方式的示意剖面图；
图4和5示出在此所描述的光电子半导体芯片的实施例的示意剖面图；
图6示出在此所描述的光电子半导体芯片的一个变型形式和实施例的反射率与覆盖层的厚度的相关性的示意变化曲线；
图7示出不同半导体芯片的反射率的示意比较图；
图8A至8G示出半导体芯片的实施例和变型形式的反射率相对于入射角和相对于波长的示意图；
图9示出放射强度与放射角的相关性的示意图；以及
图10至14示出在此所描述的光电子半导体芯片的实施例的示意剖面图。
具体实施方式
在图1中说明半导体芯片1的一个实施例。半导体芯片1包括半导体层序列2。在半导体芯片2中，有源层23位于p型掺杂侧21和n型掺杂侧22之间。
直接在半导体层序列2上存在用于反射在运行中在有源区23中产生的辐射的镜3，所述辐射具有最大强度的波长L。镜3包括覆盖层31，所述覆盖层直接邻接于半导体层序列2。覆盖层31可以是镜3的最厚的层。覆盖层31具有相对低的折射率。
沿背离覆盖层31的方向，镜3具有多个中间层32、33。中间层32、33，优选连同覆盖层31一起交替地具有高折射率和低折射率。
沿背离半导体层序列2的方向在中间层32、33后直接跟随有金属层39作为反射层。金属层39优选由金构成，替选由银构成。
镜3的中间层32、33尤其与覆盖层31一起形成改型的布拉格镜。在此，所有中间层32、33具有与L/4不同的光学厚度，与在传统的布拉格镜中不同。由此，能实现反射性能的减少的光谱相关性和角相关性。
覆盖层31例如由二氧化硅构成，具有520nm的厚度。第一中间层32例如由Nb2O5构成，具有95nm的厚度。第二中间层33例如由二氧化硅构成，具有120nm的厚度。在616nm的最大强度的波长L的情况下和在室温下，相应地得到这些层的0.35和0.28L的光学厚度，如在图1中给出那样。覆盖层31具有1.23L的光学厚度。能与最大强度的波长L相关地调整几何厚度。
所述值对于光学厚度适用，优选具有最大0.03L或0.02L的公差，尤其在中间层32、33方面。
在图2中示出半导体芯片的一个变型形式1’。中间层32、33分别如在传统的布拉格镜中那样是L/4层，即具有L/4的光学厚度的层。例如存在10.5个层对，即21个层。第一中间层32例如由二氧化硅构成而第二中间层33由Nb5O2构成。由此，存在相对大数量的层。此外，在图2中缺少如在图1的实施例中存在的厚的覆盖层。
在图3中的变型形式1’中存在厚的覆盖层31以及两个由中间层32、33构成的层对，所述层对分别具有L/4的光学厚度。在图3中示例性地为616nm的最大强度的波长L说明材料和几何层厚度。
在半导体芯片1的实施例中，如在图4中所示出，存在三个中间层32、33、34，所述中间层跟随覆盖层31。覆盖层31具有大约1.22L的光学厚度。中间层32、33、34的光学厚度从覆盖层31开始朝向金属层39的方向增加。在此，在相邻的中间层32、33、34之间的光学厚度的差朝向金属层39升高。
在图5的实施例中，存在四个中间层32、33、34、35。对于这些中间层中的三个中间层，光学厚度沿背离金属层39的方向增加，在金属层39处起始。距覆盖层31最近的中间层32具有第二高的光学厚度。距金属层39最近的中间层35明显比L/4更薄。
在图4和5中提到的材料和厚度仅理解为实例。所有层31、32、33、34、35各自具有不等于L/4的光学厚度。中间层32、33、34、35的光学厚度，如在图4和5中所说明的那样，还能够以略微改变的形式适用，例如公差各自最大为0.04L或0.02L。
在图6中记录相对于覆盖层T的以nm为单位的厚度T的以百分比计的反射率R。在此，图1中的半导体芯片1的实施例与变型形式1’比较。所述变型形式1’，如在图6中所说明的那样，对应于图3的变形形式1’，然而不具有中间层32、33。
从图6中可见，对于半导体芯片1的实施例通过过薄的覆盖层31减少反射率R并且相对于变型形式1’实现以大约0.4个百分比更高的反射率R。
在图7中，对于如结合图6所阐述且基于图3的变型形式1’、以及图2的变型形式1’和图5中的半导体芯片1的实施例的反射率R进行比较。可见的是，借助于图5中的半导体芯片1的构造能实现显著提高的反射率R。反射率R，如在图7中所给出的那样，涉及关于所有角度积分的反射率。
在图8A至8F中针对不同实施例和变型形式记录相对于以度为单位的入射角E和以nm为单位的波长λ的反射率R。反射率R的编码在图8G中描绘。
图8A涉及一个变型形式1’，其具有带有厚的二氧化硅层的镜和直接位于其下方的金层，即不具有中间层32、33的图3的构造。
在图8B中说明变型形式1’，其中使用由二氧化硅和Nb2O5构成的10个层对，相应地20个层，其中最下层直接在由Nb2O5构成的金属镜上。因此，图8B的器件对应于图2的变型形式1’，然而不具有距金属层39最近的低折射率的中间层32。
在如在图8C中所说明的变型形式1’中，存在10.5个层对，相应地21个层，如在图2中所说明的那样。据此，直接在金属镜上存在低折射率的层。
图8D示出根据图1的半导体芯片1的实施例的反射率。
在图8E中说明图5的半导体芯片1的实施例的反射率R。
最后，在图8F中描述图3中的变型形式1’的反射率R。
尤其从图8D和8E中得知，直至相对小的入射角E可实现相对高的反射率R，与例如在图8B和8C中不同。此外，特别是在高于600nm的较大波长的情况下，能实现反射率R的明显更小的光谱相关性。
由于反射率R的强的调制，如在图8B和8C中可见的那样，较大数量的层对整体上不会造成提高的反射率。这也从图7中可见。
在图9中放射强度I归一化地相对于放射角A记录。在此为变型形式1’，如在图6中所描述的那样，即将图3的不具有中间层32、33的构型与图1中的半导体芯片1的实施例比较。附加地说明理想的朗伯放射特性。
从图9中可得知，在大的角度范围上，不可见实施例1和变型形式1’之间的偏差。尤其在+/-70°之间的角范围内，此外不存在与朗伯放射特性的显著偏差。强度I尤其涉及关于所有波长取平均值的光流。
在图10的半导体芯片1的实施例中，穿过镜3的层31、32、33形成多个电通孔5。通孔5优选是金属的通孔。经由通孔5，半导体层序列2与镜3的金属层39电连接。由此，金属层39是用于为半导体芯片1通电的电极6的一部分。
通孔5在横截面中观察例如是梯形的并且可以沿朝向半导体层序列2的方向可选地变窄。替选地，通孔5在横截面中也可以是矩形的。
在图11的实施例中，附加地存在接触层4。接触层4在半导体层序列2上延伸并且尤其将通孔5分别完全地覆盖。在通孔5之外可以移除接触层。
接触层4优选由透明导电氧化物、如ITO构成。接触层4的厚度例如在15nm和30nm之间从而优选薄至，使得所述接触层不对镜3的和/或半导体芯片1的光学特性产生显著影响。这种接触层4优选也在图1、4和5的实例中存在。如果接触层4采用更大的厚度并且变得光学上有效，那么可能相应地调整覆盖层31和中间层31、32、33、34的厚度，以便引起最大的反射率。
在图12中说明，覆盖层31以及中间层32、33、34整面地在金属层39上延伸。层31、32、33、34优选由导电材料、如透明导电氧化物构成。由此，可以取消如在图10和11中存在的通孔。接触层4同样可以省去。
电极6中的一个电极位于光耦合输出侧10上并且可以与未示出的电流扩展结构连接。镜3的金属层39可以位于承载件7的电极6上。经由电极6的在半导体层序列2旁边的区域可选地可实现外部的电接触，例如经由接合线实现。在光耦合输出侧10上的电极6也例如可以经由接合线接触。如果承载件7是导电的，那么可以从具有金属层39的侧面起实现无接合线的接触。
在光耦合输出侧10上的另外的电极6在图10和11中都没有说明。与图10至12的示图不同，倒装芯片构型也是可能的。
在图13A至13C的实施例中，附加地存在各一个增附层8，所述增附层位于金属层39和直接贴靠在金属层39上的中间层之间。增附层8根据图13B连续地在金属层39上延伸并且也分别完全地覆盖通孔5，使得通孔5由增附层8包覆。而在图13A中，增附层8限制于金属层39和最邻近的中间层32之间的边界。
此外，在图13B中示出，除了增附层8之外存在接触层4。增附层8和接触层4可以由相同材料或由不同材料构成。
在图13C中构成增附层8，如在图13A中所说明的那样。附加地存在接触层4。
增附层8优选由透明导电氧化物、如ITO构成。增附层8的厚度例如在1nm和20nm之间从而优选薄至，使得增附层8是光学无效的并且对镜3和/或半导体芯片1的光学特性不具有影响或不具有显著影响。
如在图13A至13C中所示出的增附层8优选也在所有其他实施例中存在。
在图14A和14B中分别示出，半导体芯片1的半导体层序列2是结构化的。通孔5在此优选位于半导体层序列2的比其余区域更厚的区域中。通过将半导体层序列2这样结构化可以防止，将有源区23直接在电极6下方通电。直接在半导体层序列2上的电极6例如由电流分配接片形成。此外，通过这种结构化部能够提升光耦合输出效率，因为在结构化部上可以进行光转向。覆盖层31和中间层32、33还有金属层39形状相符地模仿半导体层序列2。也就是说，镜3面状地在半导体层序列2上延伸，然而并非平坦地构成，而是绘制半导体层序列2的形貌。
在图14B中示出，附加地存在接触层4。接触层4在此仅局部地施加，分别从至少一个相关联的通孔5起始。与图14B的示图不同，由于半导体层序列2的第一侧21的横向电导率小可以设定，在何处为有源区23通电。于是可以不进行半导体层序列2本身的结构化。
在图中示出的组件，只要没有另作说明，优选以给出的顺序分别直接彼此跟随。在图中不接触的层优选彼此间隔开。只要线彼此平行地示出，那么相应的面优选同样彼此平行地定向。同样，只要没有另作说明，示出的组件彼此间的相对位置在图中正确地描绘。
在此所描述的发明不受根据实施例的描述限制。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身并未详尽地在权利要求中或实施例中说明也如此。
本申请要求德国专利申请10 2018 106 001.7和10 2018 107 667.3的优先权，其公开内容通过参引结合于此。
附图标记列表
1 光电子半导体芯片
1’ 半导体芯片的变型形式
10 光耦合输出侧
12 背侧
2 半导体层序列
21 p型掺杂侧
22 n型掺杂侧
23 有源区
3 镜
31 覆盖层
32 第一中间层
33 第二中间层
34 另外的中间层
35 中间层
39 金属层
4 接触层
5 电通孔
6 电极
7 承载件
8 增附层
A 以°为单位的放射角
E 以°为单位的入射角
I 强度
L 最大强度的波长
R 以％为单位的反射率
T 覆盖层的厚度
λ 以nm为单位的波长