具有静电放电保护单元的辐射发射型半导体芯片及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种辐射发射型半导体芯片（１），具有载体（５）和带有半导体层组的半导体本体（２）。半导体层组具有用于产生辐射的有源区（２０）、第一半导体层（２１）和第二半导体层（２２）。有源区（２０）配置于第一半导体层（２１）与第二半导体层（２２）之间。第一半导体层（２１）配置在有源区（２０）的远离载体（５）的一侧。半导体本体（２）具有延伸穿过有源区（２０）的至少一个凹部（２５）。第一半导体层（２１）与第一连接层（３１）导电连接，第一连接层（３１）在凹部（２５）中从第一半导体层（２１）向载体（５）的方向延伸。第一连接层（３１）由保护二极管（４）与第二半导体层（２２）电连接。此外，本发明专利技术还涉及一种制造辐射发射型半导体芯片的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有静电放电保护单元的辐射发射型半导体芯片及其制造方法本专利技术涉及一种辐射发射型半导体芯片以及制造辐射发射型半导体芯片的方法。在辐射发射型半导体芯片、例如发光二极管中，静电放电会导致损伤甚至毁坏。这 种损伤可以通过与半导体芯片并联连接的附加的二极管来避免，所述二极管的导通方向与 辐射发射型半导体芯片的导通方向相互呈反向并联。附加的二极管不仅增加了所需的空间 还提高了制造成本。此外，附加的二极管还会导致对辐射的吸收，由此降低了元件的有效光 效率。本专利技术的目的在于提供一种对静电放电的敏感性降低了的辐射发射型半导体芯 片。此外，本专利技术还涉及一种制造辐射发射型半导体芯片的方法。本专利技术的目的是通过独立权利要求的辐射发射型半导体芯片或制造辐射发射型 半导体芯片的方法实现的。此外，从属权利要求还列出了其它的方式和适用性。根据一个实施方式，辐射发射型半导体芯片具有载体和带有半导体层组的半导体 本体。半导体层组具有用于产生辐射的有源区、第一半导体层和第二半导体层。有源区设 置于第一半导体层与第二半导体层之间。第一半导体层设置在有源区的远离所述载体的一 侧上。半导体本体具有延伸穿过有源区的至少一个凹部。第一半导体层与第一连接层导电 连接，所述第一连接层沿载体的方向延伸进入第一半导体层的凹部中。第一连接层经由电 连接的保护二极管与第二半导体层相连接。在根据上述实施方式的半导体芯片中，保护二极管集成在半导体芯片中。由此降 低了例如由于静电放电而损伤半导体芯片的危险。这就可以不采用配置在半导体芯片外部 并导电连接的附加的保护二极管。经由保护二极管可以释放特别无用的电压，例如在半导体芯片或半导体芯片中所 形成的产生辐射的pn结的逆方向的电压。具体地，保护二极管可以实现保护所述半导体芯 片免受静电放电的损伤的ESD(静电放电)二极管的功能。换句话说，载流子可以经由第一 连接层和第二半导体层之间的电流路径流动。据此可以降低损伤半导体芯片的危险。第一半导体层和第二半导体层优选地在导电类型方面彼此不同。例如第一半导体 层是P型导电类型的，而第二半导体层是η-型电类型的；或反之亦可。形成有有源区的二极管结构可以用简单的方式实现。在一个优选实施方式中，保护二极管形成在第一连接层与第二半导体层之间。保 护二极管可以容易地配置在第一连接层与第二半导体层之间的电流路径中。此外，保护二极管形成在载体的外部。因此，保护二极管的形成可以与载体的特性 特别是导电性或电可接触性基本无关。此外，半导体芯片优选地还具有第一触点和第二触点，每个所述第一触点和所述 第二触点用于半导体芯片的外部电接触。在第一触点与第二触点之间施加的工作电压使载流子从有源区的不同侧注入有 源区。所注入的载流子可以在有源区中复合并发射辐射。优选地，半导体本体的二极管结构和保护二极管在导通方向上相互反向并联。在此情况下，利用反向工作在半导体芯片的工作电压下的保护二极管，实现了无 电流或至少基本上无电流。相反，可以经由保护二极管来释放反向施加在二极管结构上的 电压——例如由于静电充电而反向施加在二极管结构上的电压。由此，半导体本体特别是 有源区可以利用集成于半导体芯片中的保护二极管而得到保护。在一个优选的实施方式中，保护二极管被实现为肖特基二极管。肖特基二极管具 体地可利用金属-半导体结来形成，其中，所述结的电流-电压特性曲线偏离欧姆特性，具 体地，是关于所施加的电压的极性非对称的。在一个优选的实施方式中，保护二极管在半导体芯片的俯视图中与半导体本体重 叠。半导体本体、尤其是有源区在俯视图中可以完全覆盖保护二极管。因此，保护二极管可 以以与半导体本体相同的横向宽度集成在半导体芯片中。此外，保护二极管可以集成在半 导体芯片中同时保持有源区的用于产生辐射的面积。横向方向指的是沿半导体本体的半导体层的主面延伸的方向。在一个优选的实施方式中，保护二极管利用第二半导体层形成。第二半导体层不 仅可以用于将载流子注入有源区，还可以用于形成保护二极管。因此，可以不用为了形成肖 特基二极管而占用单独的与有源区电隔离的半导体区。换句话说，保护二极管、具体是肖特 基二极管可以以与半导体芯片相同的横向宽度而集成在半导体芯片中，而不会减小有源区 的产生辐射的区域。因此，可以将保护二极管集成在半导体芯片中而不损害半导体芯片的 光电特性。在一个优选的实施方式中，第一连接层至少部分地在载体与第二半导体层之间延 伸。利用第一连接层，可以从有源区的朝向载体的一侧与第一半导体层电接触。在一个优选的实施方式中，在第一连接层与第二半导体层之间至少部分地设置有 第二连接层。第二连接层与第二半导体层电连接，此外还优选地与第二半导体层直接相邻。优选地，第一连接层和第二连接层的每个通过第一或第二触点与外部电接触。第 一和/或第二触点的每个可以利用接触层来形成，接触层优选地直接配置在第一或第二连 接层上。与此不同，第一连接层可以形成第一触点和/或第二连接层可以形成第二触点。在 此情况下，至少可以不采用单独地附加到连接层上的用于形成第一或第二触点的接触层。第一连接层和/或第二连接层的每个优选地含有诸如Ti、Pt、Ni、Au、Ag、Al、Rh、 PcUPt或W的金属或含有具有至少一种上述材料的金属合金。第一和/或第二连接层优选 地配置在半导体本体的外部，且利用非外延工艺一诸如蒸镀法或溅射法来制备。在一个实施方式的变化例中，利用过渡层形成保护二极管，所述过渡层配置在第 二半导体层上，此外还优选与第二半导体层相邻。优选地，过渡层与第二连接层在横向上相 互间隔开。因此，可以用简单方式避免过渡层与第二连接层之间的直接电接触。此外，优选地，在过渡层与第二连接层之间形成绝缘层。据此可以进一步降低在过 渡层与第二连接层之间发生电短路的危险。优选地，以可以简单地实现肖特基结、即实现对于第二半导体层的非对称电 流_电压特性的金属_半导体结的方式来选择过渡层的材料。在实施方式的另一个变化例中，利用第一连接层形成保护二极管。这时，第一连接 层优选地与第二半导体层相邻。在此情况下，第一连接层与第一半导体层以及第二半导体 层相邻，在第一连接层与第一接触层之间形成欧姆接触或至少近似的欧姆接触并在第一连接层与第二接触层之间形成肖特基接触。适合于与第二半导体层相邻的层即过渡层或第一连接层的材料优选地如此选择 即，可以容易地形成对于第二半导体层的肖特基接触。在另一个优选的实施方式中，第二半导体层的至少一部分——具体是在保护二极 管区域中——具有有意地降低了的可接触性。这种降低了可接触性的区域例如可以通过例 如在含氧的等离子体中的灰化法或溅射法产生。用这种方法可以有针对性地降低第二半导 体层的导电性。如此可以简单地在第二半导体层与过渡层或第一连接层之间实现具有足够高的 势垒的接触。这样，可以广泛地提高与第二半导体层相邻的层、即过渡层或第一连接层在材 料上的自由度。尤其是，所述层可以包含对由有源区产生的辐射具有高反射性的材料或由 这种材料构成。例如，银或铝具有对于可见光谱区或紫外光谱区的辐射具有高反射性的特 征。在一个变化实施方式中，在载体的不同侧面上形成第一触点和第二触点。在此情 况下，载体优选地是导电的。在另一个变化实施方式中，在载体的面向半导体本体的一侧上形成第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射发射型半导体芯片（１），具有载体（５）和带有半导体层组的半导体本体（２），其中，所述半导体层组具有用于产生辐射的有源区（２０）、第一半导体层（２１）和第二半导体层（２２）；有源区（２０）配置在第一半导体层（２１）与第二半导体层（２２）之间；第一半导体层（２１）配置在有源区（２０）的远离载体（５）的一侧上；半导体本体（２）具有延伸穿过有源区（２０）的至少一个凹部（２５）；第一半导体层（２１）与第一连接层（３１）导电连接，第一连接层（３１）在凹部（２５）中从第一连接层（３１）向载体（５）的方向延伸；和第一连接层（３１）由保护二极管（４）与第二半导体层（２２）电连接。

【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：卡尔英格尔，贝特侯德哈恩，克劳斯施特罗伊贝尔，马库斯克莱恩，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]