具有过压保护的发光二极管芯片制造技术

本发明专利技术提出了一种发光二极管芯片，其具有用于防止过压的装置，缩写为ＥＳＤ防护装置（２）。ＥＳＤ防护装置（２）集成在支承体（３）中，在该支承体上存在发光二极管芯片的半导体层序列（１），并且该ＥＳＤ防护装置基于支承体（３）的确定区域的特定的掺杂。ＥＳＤ防护装置（２）例如构建为齐纳二极管，其借助电导体结构（５）与半导体层序列（１）相连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有过压保护的发光二极管芯片光电子器件会被静电放电(英语表述为electrostatic discharge，缩写为ESD) 损坏。在发光二极管芯片的情况下，例如在安装到电路板或者壳体中时交变电场也会引起 损伤。一个要解决的任务是在尽可能小的附加位置需求的情况下保护发光二极管芯片 免受过压影响。提出了一种发光二极管芯片，其具有用于防止过压的装置。该装置以下称作ESD 防护装置。发光二极管芯片包括半导体层序列，该半导体层序列位于支承体上。在支承衬底 中借助对衬底的确定区域的掺杂来集成ESD防护装置。在一个实施形式中，发光二极管芯片是薄膜发光二极管芯片。在此，半导体层序列 生长到衬底上，该衬底例如包含蓝宝石。半导体层序列的与生长衬底背离的侧与另外的支 承衬底相连。生长衬底于是可以全部地或者部分地被去除。半导体层序列具有下部接触区域和上部接触区域用于电接触。接触区域的一个或 者两个例如可以包括透明导电氧化物，其也简称为TCO(transparent conductive oxide) 材料。在另一实施形式中，接触区域的至少一个包括金属或者金属合金。合适的金属例如 是钯、钼、镍、金、银、铝、铑、钛或者具有这些材料至少之一的合金。下部接触区域优选借助导电材料例如焊剂或者导电粘合剂固定在支承体上。在一个优选的实施形式中，支承衬底包括半导体材料如硅、碳化硅、砷化镓、氮化 镓或者锗。支承体的在ESD防护装置之外的部分区域是导电的。在此，可以通过ρ掺杂或η 掺杂来提高导电性。为了电接触，电连接面优选位于支承体的与半导体层序列背离的侧上。 该连接面可以与电路板的印制导线结构相连。在另一实施形式中，支承体电绝缘并且例如包括诸如氮化铝或者蓝宝石的材料。 在此情况下，电接触可以借助穿过支承体的穿通接触部来实现，这些穿通接触部具有导电 的材料。半导体层序列的上部接触区域例如借助接合线来电接触。对此，在上部接触区域 的部分区域上施加有金属化的层、所谓的接合垫。接合垫优选包含金属或者金属合金，特别 优选包含金。导电的连接材料固定到接合垫上。例如，焊接有接合线，该接合线在其另外的端部 上可以与电路板上的连接区域电连接。ESD防护装置优选集成到支承体中，其方式是支承衬底的确定的部分区域被特定 地掺杂。这种ESD防护装置已在将发光二极管芯片连接到可能的其他器件上譬如电路板 之前或者安装到壳体中之前保护发光二极管芯片免受过电压影响。这些部分区域借助阻挡层与其余支承衬底电绝缘。为了制造阻挡层，例如将沟刻 蚀到衬底中，接着将沟填充以绝缘材料如氮化硅或者二氧化硅。在一个实施形式中，ESD防护构建为二极管。为此，支承衬底的第一区域被η掺杂，与其邻接的第二区域被P掺杂。如果二极管 与半导体层序列反并联地连接，则发光二极管芯片至少在反向方向上防止过压。在一个优选的实施形式中，支承衬底的掺杂进行为使得形成具有齐纳二极管的特 性曲线的二极管。这种齐纳二极管在正向方向上具有与普通二极管的特性曲线对应的特性 曲线。然而在反向方向上，该齐纳二极管从确定的电压起变为低欧姆值。由此，电子器件在 与齐纳二极管反并联连接时不仅在正向方向而且在反向方向上都防止过压。在另外的实施形式中，ESD防护装置可以具有其他电子器件的特性曲线。在一个优选的实施形式中，ESD防护装置借助电导体结构与半导体层序列相连接。特别有利地，在此ESD防护装置和半导体层序列的、分别背离支承体的区域彼此 反并联地连接。导体结构例如与半导体层序列的上部接触区域相连。导体结构优选借助溅射、气相淀积或者电镀沉积来产生。例如，电导体结构可以由 金属构成或者部分具有金属。对此可替选地，也可以使用TCO材料或者透明的导电的塑料 层。这种材料优选通过气相淀积、压印、喷射或者旋涂来施加。在另一实施形式中，电导体结构部分或者完全被绝缘层包围。该层至少位于导体结构和半导体层序列的未与半导体层序列的上部接触区域邻 接的层之间。这样，可以防止这些器件的可能的短路。绝缘层例如包括氮化硅。在一个优选的实施形式中，半导体层序列和衬底用电绝缘层封装。由此可以保护电子器件免受化学和机械影响。对这种绝缘层合适的材料例如是玻 璃、塑料或者硅树脂。相应的材料例如可以作为预制的层或者通过压印、喷射或旋涂来施 加。电导体结构位于电绝缘层上或者被该电绝缘层包围。为了半导体层序列和ESD防护装置的电接触，将凹处引入绝缘层中。导体结构穿 过这些凹处与ESD防护装置或半导体层序列的连接区域相连。这类似地也适于其他的电连 接(譬如在借助接合线电接触接合垫的情况中)。在绝缘层中的凹处优选借助激光处理来引入。为了制造导体结构，例如借助PVD 方法譬如溅射将金属层施加到绝缘层上。该金属层可以借助电镀沉积来强化。可替选地，导体结构也可以通过使用印刷方法尤其是丝网印刷方法来施加。此外， 导电材料也可以通过使用喷射方法或者旋涂方法来产生。在构建电导体结构之后，该导体结构可以附加地借助电绝缘的盖层来覆盖。绝缘 的盖层优选是塑料层、例如漆层。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，ESD防护层在与半导体层序列的生长 方向平行的方向上具有至少一个η掺杂的部分区域和至少一个ρ掺杂的部分区域。优选地， 防护装置包括恰好一个这种η掺杂的部分区域和恰好一个这种ρ掺杂的部分区域。此外， 这些掺杂的部分区域在与半导体层序列的生长方向平行的方向上尤其是一致地设置。换言 之，P掺杂的部分区域和η掺杂的部分区域恰好重叠。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，ESD防护装置的至少一个掺杂的部分 区域通过阻挡层与支承体的剩余的部分区域分离。换言之，在所述至少一个掺杂的部分区 域的材料与支承体的剩余的部分区域的材料之间不存在直接接触。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，ESD防护装置的掺杂的部分区域通过阻挡层与支承体的剩余的部分区域完全分离并且并不与支承体的剩余的部分区域直接电 接触。完全分离意味着在掺杂的部分区域的材料和支承体的剩余的部分区域的材料之间 不存在直接的接触。不存在直接的电接触意味着在掺杂的部分区域和支承体的剩余的部 分区域之间未出现直接的电流。例如从掺杂的部分区域至支承体的剩余的部分区域的电流 于是例如间接地通过半导体层序列或者通过连接面进行，其中该连接面位于支承体的背离 半导体层序列的侧上。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，阻挡层在与半导体层序列的生长方向 平行的方向上延伸到半导体层序列中达到至少20%并且最多80% (尤其是从支承体的朝 向半导体层序列的侧来看)。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，阻挡层的主延伸方向与半导体层序列 的生长方向平行地取向。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，阻挡层通过沟形成。该沟例如通过深 反应离子刻蚀来产生。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，沟以介电固体、尤其是以氧化硅或者 氮化硅来填充。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，沟以气体、尤其是空气填充。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，沟通过深反应离子刻蚀来产生并且具 有结构化的壁。这种结构化的壁例如能够实现填充在沟中的材料的更好的附着。该材料例 如可以是氧化硅或者氮化硅。根据发光二极管芯片的至少一个实施形式，阻挡层通过pn结形成。尤其是，该pn 结具有空间电荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光二极管芯片，其具有：半导体层序列（１），该半导体层序列位于支承体（３）上；以及ＥＳＤ防护装置（２），其保护发光二极管芯片免受过压影响，其中ＥＳＤ防护装置（２）通过对支承体（３）的确定区域的掺杂来产生。

【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：约尔格埃里希佐尔格，斯特凡格鲁贝尔，乔治伯格纳，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：DE