[发明专利]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

说明书

本发明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。

本发明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，本发明还涉及一种制造辐射发射型半导体芯片的方法。

本发明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n-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。