光电半导体芯片和用于制造光电半导体芯片的方法技术

本发明专利技术说明了一种光电半导体芯片（100），其具有第一半导体层序列（1）和第二半导体层序列（2），所述第一半导体层序列包括多个微型二极管（11），所述第二半导体层序列包括有源区（12），其中，第一半导体层序列（1）和第二半导体层序列（2）基于氮化物-化合物半导体材料，所述第一半导体层序列（1）在生长方向上位于第二半导体层序列（2）之前，并且所述微型二极管（11）形成对有源区（12）的ESD（静电放电）保护。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术说明了一种光电半导体芯片。
技术实现思路
要解决的任务在于，提出一种光电半导体芯片，所述光电半导体芯片特别稳定地防静电放电，即所谓的ESD (静电放电)电压脉冲。另一任务是提出一种用于制造这样的光电半导体芯片的方法。光电半导体芯片是接收辐射或发射辐射的光电半导体芯片。光电半导体芯片例如是在工作时发射绿光和/或蓝光的发光二极管芯片。 根据光电半导体芯片的至少一个实施方式，所述光电半导体芯片具有包括多个微型二极管的第一半导体层序列。在此，半导体层序列理解为半导体层的顺序。在极端情况下，半导体层序列能够包括唯一的半导体层。半导体层的特征尤其在于，层内的材料组成不改变或几乎不改变，和/或由层形成的区域在半导体芯片中执行一定的功能。在此，半导体层能够包括半导体材料的多个单层。微型二极管是半导体层序列中的pn结，所述pn结具有对于半导体二极管而言典型的电流电压特性曲线。在光电半导体芯片工作时在微型二极管的区域中优选不发生载流子的辐射复合。也就是说，微型二极管不用于产生电磁辐射，至少不用于在可见区域中产生电磁辐射。微型二极管在其截止方向上具有击穿电压。在此，微型二极管优选构成为，使得在超过击穿电压时，微型二极管至少在流过微型二极管的电流的电流强度的一定范围中不被损坏。此外，所述微型二极管在导通方向上具有启动电压，从所述启动电压起电流能够流过所述微型二极管。第一半导体层序列包括微型二极管，在此意味着微型二极管中的至少一部分设置在第一半导体层序列中。例如，能够分别将微型二极管的η侧或P侧设置在第一半导体层序列中。然后，微型二极管的剩余部分能够设置在其他层或其他层序列中。根据光电半导体芯片的至少一个实施方式，光电半导体芯片具有包含有源区的第二半导体层序列。在此，在光电半导体芯片工作时，所述有源区用于产生或探测电磁辐射。也就是说，在所述有源区中发生载流子的辐射复合，在所述辐射复合时能够产生可见光。为此，所述有源区例如包括至少一个多量子阱结构。在这种情况下，名称量子阱结构不表示关于维度量化的含义。因此，此外，所述量子阱结构包括量子槽、量子线、量子点和上述结构的每个组合。在文献WO 01/39282、US5, 831, 277,US 6，172，382Β1和US5，684，309中说明了用于多量子阱结构的示例，所述文献的公开内容在此通过参引的方式并入本文。在此，当有源区的至少一部分，例如η侧或P侧设置在第二半导体层序列中时，那么有源区设置在第二半导体层序列中。例如，多量子阱结构完全地设置在第二半导体层序列中。根据光电半导体芯片的至少一个实施方式，第一半导体层序列和第二半导体层序列基于氮化物-化合物半导体材料。在本文中，基于氮化物-化合物半导体材料意味着半导体层序列或半导体层序列中的至少一部分具有氮化物-化合物半导体材料，优选为AlnGamIni_n_mN，或由所述材料制成，其中0彡11彡1,0彡1]1彡1以及n+m ( I。在此,所述材料不必强制性具有根据上述公式的数学上精确的组成。更确切地说，所述材料例如能够具有一种或多种掺杂材料以及附加组分。然而，出于简化原因上述公式仅包含晶格的基本组分(Al、Ga、In、N),即使所述基本组分能够部分地通过少量其他材料代替和/或补充。第一半导体层序列和第二半导体层序列例如基于InGaN半导体材料和/或GaN半导体材料。 根据光电半导体芯片的至少一个实施方式,第一半导体层序列在半导体层序列的生长方向上位于第二半导体层序列之前。也就是说，在制造光电半导体芯片时首先生成第一半导体层序列，随后生成第二半导体层序列。在此，第二半导体层序列能够直接设置在第一半导体层序列上。这尤其在形成发射绿光的发光二极管的半导体芯片中被证实为是有利的。特别是在发射蓝光的发光二极管中可能的是，在第一半导体层序列和第二半导体层序列之间设置有中间层。根据光电半导体芯片的至少一个实施方式，微型二极管形成对光电半导体芯片的有源区的ESD保护。也就是说，在ESD电压脉冲的情况下，微型二极管设置为用于导出电流。因此，通过ESD电压脉冲压入的电荷通过微型二极管中的至少一部分流出，并且不经过有源区或几乎不经过有源区，以至于不发生有源区的损坏。因此，所述光电半导体芯片具有至少IkV的ESD强度。例如，ESD强度例如达到至少lkV，典型地达到大约2kV。根据光电半导体芯片的至少一个实施方式，微型二极管中的大部分具有同种的电学性质。也就是说，微型二极管中的至少50%、尤其至少75%、在极端情况下90%或者更多，具有同种的电学性质。表示微型二极管的特征的电学性质例如是微型二极管的击穿特性。因此尤其可能的是，微型二极管具有同种的击穿特性。也就是说，在微型二极管的截止方向上的击穿电压在微型二极管的大部分中是基本上相等的。例如，至少50%、尤其至少75%、在极端情况下90%和更多的微型二极管的击穿电压在微型二极管击穿电压的平均值周围±25%、尤其±10%的范围中。以这种方式可能的是,在截止方向上的ESD电压脉冲下,微型二极管中的大部分同时打开。那么，ESD电压脉冲不仅通过少数漏电路径流出，而且分布在微型二极管的总体上，并且从而在理想情况下分布在光电半导体芯片的整个横截面上。以这种方式达到光电半导体芯片的尤其高的ESD强度。换言之，微型二极管不提高沿着在光电半导体芯片中的可能的击穿路径的电阻，而是能够将ESD电压脉冲通过多个同种的微型二极管大面积地导出，以至于只有少量电流流过每个微型二极管，所述电流不导致光电半导体芯片的局部损坏。根据光电半导体芯片的至少一个实施方式，光电半导体芯片具有包括多个微型二极管的第一半导体层序列。光电半导体芯片还具有包括有源区的第二半导体层序列。在此，第一半导体层序列和第二半导体层序列在生长方向上彼此重叠地设置，并且分别基于氮化物-化合物半导体材料。在此，微型半导体形成对有源区的ESD保护，并且由此提高光电半导体芯片的ESD强度。根据光电半导体芯片的至少一个实施方式，微型二极管中的至少一个通过V形缺陷(英语=V-Pit)形成。例如，光电半导体芯片的所有微型二极管分别通过V形缺陷形成。在氮化物-化合物半导体材料中，V形缺陷例如具有开放的、在生长方向上颠倒的棱锥的形状，所述棱锥例如具有六边形基面。在横截面中，所述缺陷具有V形形状。V形缺陷能够在氮化物-化合物半导体材料中——例如在基于GaN的或由半导体材料组成的层中——通过调节生长参数、尤其是生长温度来产生。因此，V形缺陷的尺寸与产生有V形缺陷的层的厚度有关。V形缺陷例如在线性位错(英语threading dislocation)的区域中形成,所述线性位错例如在半导体材料的异相外延的情况下发生在生长衬底上，所述生长衬底具有与半导体材料不同的晶格常数。例如，氮化物-化合物半导体材料目前在由蓝宝石制成的生长衬底上生长，对此氮化物-化合物半导体材料具有大约14%的晶格失配。然而，也在异相外延的情况下注意到线性位错，以至于半导体层序列例如也能够在基于GaN或由GaN组成的生长衬底上沉积。尤其可能的是，V形缺陷中的大部分具有相似的尺寸。也就是说，V形缺陷中的至 少50%、尤其至少75%或者在极端情况中90%或更多，具有相似的尺寸。在此，当例如V形缺陷的基面在垂直于生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.30 DE 102009060750.11.光电半导体芯片(100)，具有 -第一半导体层序列(I )，所述第一半导体层序列包括多个微型ニ极管(11);和-第二半导体层序列(2)，所述第二半导体层序列包括有源区(12)，其中-所述第一半导体层序列(I)和所述第二半导体层序列(2)基于氮化物-化合物半导体材料， -所述第一半导体层序列(I)在生长方向上位于所述第二半导体层序列(2)之前， -所述微型ニ极管(11)形成对所述有源区(12 )的静电放电保护，并且 -所述微型ニ极管(11)中的大部分具有同种的电学性质，尤其同种的击穿特性。2.根据前ー项权利要求所述的光电半导体芯片(100)，其中 -所述微型ニ极管(11)分别通过V形缺陷形成，其中，所述V形缺陷中的大部分具有相似的尺寸。3.根据上述权利要求之一所述的光电半导体芯片(100)，其中 -所述微型ニ极管(11)中的至少ー个包括PU结， -所述有源区(12)包括至少ー个pn结，其中 -所述微型ニ极管(11)的pn结和所述有源区(12)的pn结被整流，并且-所述微型ニ极管(11)的pn结在截止方向上具有比所述有源区(12 )的pn结更低的击穿电压(UBR)。4.根据上述权利要求之一所述的光电半导体芯片(100)，其中 -所述微型ニ极管(11)中的至少ー个包括PU结， -所述有源区(12)包括至少ー个pn结，其中 -所述微型ニ极管(11)的pn结和所述有源区(12)的pn结被整流，并且-所述微型ニ极管(11)的pn结在导通方向上具有比所述有源区(12)的pn结更高的启动电压(UF)。5.根据上述权利要求之一所述的光电半导体芯片(100),其中 -所述微型ニ极管(11)的密度为至少5*107/cm2。6.根据上述权利要求之一所述的光电半导体芯片(100),其中 -所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖纳·布滕戴奇，亚历山大·沃尔特，马蒂亚斯·彼得，托比亚斯·迈耶，泷哲也，胡贝特·迈瓦尔德，
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：