具有集成电子元器件的半导体发光器件制造技术

一个或多个电路元件如硅二极管、电阻器、电容器和感应器设置在半导体发光器件的半导体结构与用于将这种器件连接到外部结构的连接层之间。在一些实施例中，穿过多个通道分布至这种半导体结构的ｎ触点，这些ｎ触点通过一个或多个电介质层与ｐ触点隔离。在触点电介质层－连接层堆中形成这些电路元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括集成电子元器件的半导体发光元件。
技术介绍
包括发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、竖直 腔激光二极管(VCSEL)和边缘发射激光器的半导体发光器件位列目 前可得到的最有效的光源之中。目前在能够在可见光谱范围内运行的 高亮度发光器件的制造中所涉及的材料系统包括III-V组半导体，尤其 是镓、铝、铟和氮的二元、三元和四元合金，这些合金也称为HI氮化 物(Ill-nitride)材料。通常用金属有机化学汽相淀积(MOCVD )、 分子束外延(MBE)或其它外延技术通过在蓝宝石、碳化硅、III氮化 物或其它适当的衬底上外延生长不同成分的半导体层堆来制造III氮 化物发光器件。这种堆通常包括一个或多个n型层、发光或活性区域 和一个或多个p型层， 一个或多个n型层掺有如在这种衬底上形成的 Si,发光或活性区域在一个或多个n型层上形成，且一个或多个p型层 掺有如在活性区域上形成的Mg。在导电衬底上形成的III氮化物器件 可具有在这些器件的相对侧面上形成的p触点和n触点。通常在绝缘 衬底如蓝宝石上制造III氮化物器件，且两个触点均在这种器件的相同 侧面上。安装这些器件以穿过这些触点提取光(称为向上外延器件) 或穿过与这些触点相对的器件的表面提取光(称为倒装器件)。发光器件对静电放电灵敏。图1示出了安装在硅二极管元件上的 包括一种静电放电保护电路的现有技术中的一种HI氮化物器件，图13 和美国专利No.6，333，522第19栏第29至64行详细地描述了这种III 氮化物器件。GaNLED元件1安装在引线框13a和13b上，且Si 二极 管元件2具有p侧面和n侧面，p侧面和n侧面插在引线框13a和13b 之间，而不是直接在这些引线框上。Si 二极管元件2的主表面朝上且 后面朝下，且将Si 二极管元件2设置在形成引线框13a的顶端的一种 模垫上，引线框13a的顶端具有反射镜。将Si 二极管元件2通过Ag 膏模结合到这种模垫，而在Si二极管元件2的后面上的n侧面电极9与引线框13a的模垫接触。p侧面电极7、 n侧面电极8和该p侧面电 极的结合垫部分10设在Si二极管元件2的顶面上。GaN LED元件1 的蓝宝石衬底的顶面朝下且p侧面电极5和n侧面电极6朝下并将GaN LED元件1定位于Si二极管元件2的上方。GaN LED元件1的p侧面 电极5和n侧面电极6分别经由Au微凸块12和11电气连接到Si 二 极管元件2的n侧面电极8和p侧面电极7。用UV可固化绝缘树脂16 将GaNLED元件l固定到Si二极管元件2。可通过将微凸块11和12 焊接而不是使用UV可固化绝缘树脂16来实现GaN LED元件1与Si 二极管元件2之间的机械连接。通过线接合将Si 二极管元件2的p侧 面电极的结合垫部分10经由Au线17连接到引线框13b。用于向上反 射光的反射体15附接到引线框13a的模垫的侧面，这样就将GaN LED 元件l包围。完全用透明环氧树脂18模制引线框13a和13b的顶部， 且GaN LED元件1和Si 二极管元件2安装在该顶部上以构成这种LED 灯。除了静电放电保护电路之外，还可将其它电路元件包括在示于图1 中的硅二极管内。示于图1中的器件的一种缺陷在于LED元件安装在 上面的外部硅结构限制LED元件和封装的设计的灵活性。而且，外部 硅结构可并不希望地增加由LED元件1所提供的光源的源尺寸，从而 可能增加这种设计的复杂性并提高光学装置的成本，这些光学装置如 与示于图1中的器件一起使用的透镜。静电放电保护结构的一种替代设计示于图17并在美国专利 No.6，333，522第23栏第19至42行进行了描述。此处将图17复制为图 2，图中示出了具有双异质结构的GaN LED元件1， GaN LED元件1 包括按层依次堆叠在蓝宝石衬底30的顶面上的GaN緩冲层31、 n型 GaN层32、 InGaN活性层33、 p型AlGaN层34和p型GaN层35。 n 型GaN层32的顶面具有步级构造，这种步级构造包括占据该顶面的主 要部分的上层面和占据该顶面的余下的次要部分的下层面。以堆叠关 系在n型GaN层32的下层面部分的顶面上形成n侧面电极6, n侧面 电极6用层叠在上面的Ti/Au多层膜和Ni/Au多层膜制成。将上述 hiGaN活性层33、 p型AlGaN层34和p型GaN层35按层依次堆叠在 n型GaN层32的下层面部分的顶面上。直接将用Ni和Au制成的p 侧面电极设置在p型GaN层35的顶面上，且无用于电流扩散的透明电，522第12栏第22至40行。在GaN LED元件1上形成用氧化硅膜制成的中间层绝缘膜51 。在 硅薄膜中形成p型半导体区域52和n型半导体区域53。可通过利用与 液晶器件关联的TFT形成技术容易地形成这种硅薄膜。二极管元件50 设有p侧面电极54， p側面电极54填充在中间层绝缘膜51中形成的 贯通孔以连接到GaN LED元件1的n侧面电极6，而连接到GaN LED 元件1的p型半导体区域52。 二极管元件50还设有n侧面电极55， n 侧面电极55填充在中间层绝缘膜51中形成的贯通孔以连接到GaN LED元件1的p侧面电极5，而连接到GaNLED元件1的n型半导体 区域53。通过线接合将将二极管元件50的p侧面电极54和n侧面电 极55连接到引线框。在此情形中，GaNLED元件1所生成的光由这些 引线框反射并向上发射。不过，由于可在窄的受限区域形成二极管元 件50，所以可容易地实现所希望的发光效率。见美国专利No.6，333，522 第23栏第19至42行。示于图2中的器件内静电放电保护二极管的小尺寸限制了保护 LED元件不受静电放电的影响的能力。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，将一个或多个电路元件如硅二极管、电阻 器、电容器和感应器设置在半导体发光器件的半导体结构与用于将这 种器件连接到外部结构的连接层之间。在一些实施例中，穿过多个通 道分布至这种半导体结构的n触点，这些n触点通过一个或多个电介 质层与p触点隔离。在触点电介质层-连接层堆中形成这些电路元件。附图说明图1示出了现有技术中安装在硅二极管上的LED元件。 图2示出了现有技术中包括集成硅二极管的LED元件。 图3是包括分布在多个通道上方的n触点的半导体发光器件的平面图。图4和图5沿着所示出的轴线的图3中的器件的截面图。 图6是根据本专利技术的实施例的包括设置在半导体层与用于将这种 器件连接到外部结构的连接层之间的电容器和电阻器的器件的一部分的截面图。图7是示于图6中的器件的电路图。 图8是示于图6中的电阻器的平面图。 图9是电容器的截面图。图10是根据本专利技术的实施例的包括设置在发光半导体层与用于将 这种器件连接到外部结构的连接层之间的半导体二极管的器件的一部 分的截面图。图ll是示于图IO中的器件的电路图。图12是用于半导体发光器件的封装的分解图。图13是用于半导体发光器件的替代封装的截面图。具体实施例方式专利技术名称为 "Contacting scheme for large and small area semiconductor light emitting flip chip devices"的美本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器件，所示器件包括：　半导体结构，所述半导体结构包括设置在ｎ型区域和ｐ型区域之间的发光区域；　第一连接层和第二连接层，所述第一连接层电气连接到所述ｎ型区域，且所述第二连接层电气连接到所述ｐ型区域；以及　电路元件，所述电路元件设置在所述第一连接层和所述第二连接层中的至少一个与所述半导体结构之间，其中，所述电路元件包括至少一个金属层，所述至少一个金属层通过电介质层与所述器件的另一个部分隔离。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC巴特，ST博尔斯，
申请(专利权)人：飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]