[發明專利]光電半導體芯片和用于制造光電半導體芯片的方法

有效

• 申請號: 201080060293.2
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN102687291A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 賴納·布滕戴奇;亞歷山大·沃爾特;馬蒂亞斯·彼得;托比亞斯·邁耶;瀧哲也;胡貝特·邁瓦爾德
• 申請（專利權）人: 歐司朗光電半導體有限公司
• 主分類號: H01L33/24
• 分類號: H01L33/24;H01L33/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;田軍鋒

技術領域

本發明說明了一種光電半導體芯片。

發明內容

要解決的任務在于，提出一種光電半導體芯片，所述光電半導體芯片特別穩定地防靜電放電，即所謂的ESD（靜電放電）電壓脈沖。另一任務是提出一種用于制造這樣的光電半導體芯片的方法。

光電半導體芯片是接收輻射或發射輻射的光電半導體芯片。光電半導體芯片例如是在工作時發射綠光和/或藍光的發光二極管芯片。

根據光電半導體芯片的至少一個實施方式，所述光電半導體芯片具有包括多個微型二極管的第一半導體層序列。在此，半導體層序列理解為半導體層的順序。在極端情況下，半導體層序列能夠包括唯一的半導體層。半導體層的特征尤其在于，層內的材料組成不改變或幾乎不改變，和/或由層形成的區域在半導體芯片中執行一定的功能。在此，半導體層能夠包括半導體材料的多個單層。

微型二極管是半導體層序列中的pn結，所述pn結具有對于半導體二極管而言典型的電流電壓特性曲線。在光電半導體芯片工作時在微型二極管的區域中優選不發生載流子的輻射復合。也就是說，微型二極管不用于產生電磁輻射，至少不用于在可見區域中產生電磁輻射。

微型二極管在其截止方向上具有擊穿電壓。在此，微型二極管優選構成為，使得在超過擊穿電壓時，微型二極管至少在流過微型二極管的電流的電流強度的一定范圍中不被損壞。

此外，所述微型二極管在導通方向上具有啟動電壓，從所述啟動電壓起電流能夠流過所述微型二極管。

第一半導體層序列包括微型二極管，在此意味著微型二極管中的至少一部分設置在第一半導體層序列中。例如，能夠分別將微型二極管的n側或p側設置在第一半導體層序列中。然后，微型二極管的剩余部分能夠設置在其他層或其他層序列中。根據光電半導體芯片的至少一個實施方式，光電半導體芯片具有包含有源區的第二半導體層序列。在此，在光電半導體芯片工作時，所述有源區用于產生或探測電磁輻射。也就是說，在所述有源區中發生載流子的輻射復合，在所述輻射復合時能夠產生可見光。為此，所述有源區例如包括至少一個多量子阱結構。

在這種情況下，名稱量子阱結構不表示關于維度量化的含義。因此，此外，所述量子阱結構包括量子槽、量子線、量子點和上述結構的每個組合。在文獻WO?01/39282、US?5,831,277、US?6,172,382B1和US5,684,309中說明了用于多量子阱結構的示例，所述文獻的公開內容在此通過參引的方式并入本文。

在此，當有源區的至少一部分，例如n側或p側設置在第二半導體層序列中時，那么有源區設置在第二半導體層序列中。例如，多量子阱結構完全地設置在第二半導體層序列中。

根據光電半導體芯片的至少一個實施方式，第一半導體層序列和第二半導體層序列基于氮化物-化合物半導體材料。

在本文中，基于氮化物-化合物半導體材料意味著半導體層序列或半導體層序列中的至少一部分具有氮化物-化合物半導體材料，優選為Al_nGa_mIn_1-n-mN，或由所述材料制成，其中0≤n≤1，0≤m≤1以及n+m≤1。在此，所述材料不必強制性具有根據上述公式的數學上精確的組成。更確切地說，所述材料例如能夠具有一種或多種摻雜材料以及附加組分。然而，出于簡化原因上述公式僅包含晶格的基本組分（Al、Ga、In、N），即使所述基本組分能夠部分地通過少量其他材料代替和/或補充。

第一半導體層序列和第二半導體層序列例如基于InGaN半導體材料和/或GaN半導體材料。

根據光電半導體芯片的至少一個實施方式，第一半導體層序列在半導體層序列的生長方向上位于第二半導體層序列之前。也就是說，在制造光電半導體芯片時首先生成第一半導體層序列，隨后生成第二半導體層序列。在此，第二半導體層序列能夠直接設置在第一半導體層序列上。這尤其在形成發射綠光的發光二極管的半導體芯片中被證實為是有利的。特別是在發射藍光的發光二極管中可能的是，在第一半導體層序列和第二半導體層序列之間設置有中間層。

根據光電半導體芯片的至少一個實施方式，微型二極管形成對光電半導體芯片的有源區的ESD保護。也就是說，在ESD電壓脈沖的情況下，微型二極管設置為用于導出電流。因此，通過ESD電壓脈沖壓入的電荷通過微型二極管中的至少一部分流出，并且不經過有源區或幾乎不經過有源區，以至于不發生有源區的損壞。因此，所述光電半導體芯片具有至少1kV的ESD強度。例如，ESD強度例如達到至少1kV，典型地達到大約2kV。