[发明专利]具有过压保护的发光二极管芯片

说明书

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、铂、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p掺杂或n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n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。