[发明专利]具有保护二极管结构的薄膜半导体器件和用于制造薄膜半导体器件的方法

说明书

本发明申请涉及一种具有设置用于产生辐射的有源区域的薄膜半导体器件，其具有保护二极管结构。

在光电子半导体器件中，例如发光二极管半导体芯片中，常常存在的危险是由于静电放电（electrostatic discharge,ESD）损害甚至损毁光电子半导体器件。为了避免这类损害可以将保护二极管与产生辐射的二极管电并联，其中保护二极管和产生辐射的二极管的正向彼此反平行地确定方向。

由于所述连接，当在产生辐射的二极管的反向上施加电压时，电流流过保护二极管。由于所述流过保护二极管的电流，使确定发射辐射的二极管结构在反向上的电学特性变得困难。特别是其导致难以确定极性，即产生辐射的二极管的正向。

待实现的目的是给出一种半导体器件，其对于ESD损害进行保护，并且其中能够以简单的方式确定产生辐射的二极管的极性。此外，应当给出一种方法，借助所述方法能够简化地实现所述半导体器件。

所述目的通过独立权利要求的主题来实现。扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。

根据实施形式，薄膜半导体器件具有支承体和带有半导体层序列的半导体本体。半导体层序列包括设置用于产生辐射的有源区域。半导体本体能够借助第一接触部和第二接触部从外部电连接。支承体具有与半导体本体电并联的保护二极管结构。保护二极管结构具有第一二极管和第二二极管。第一二极管和第二二极管就其正向而言彼此相反地电串联。

借助保护二极管结构保护半导体本体不受静电放电。例如由于静电充电而产生的、相对于有源区域的正向来在反向上施加的电压能够通过保护二极管结构耗尽。因此避免了半导体本体的损害。

在本申请的范围内，薄膜半导体器件特别是理解为一种半导体器件，其中将用于半导体本体的半导体层序列的生长衬底完全地或至少局部地移除或变薄。

特别是可以实现为薄膜发光二极管半导体芯片的薄膜半导体器件的特征尤其在于以下至少之一：

–在半导体本体的朝向支承元件、例如支承体的第一主面上施加有反射层或者构成有例如作为集成在半导体层序列中的布喇格镜的反射层，所述半导体本体包括具有有源区域的半导体层序列，特别是外延层序列，所述反射层将在半导体层序列中产生的辐射的至少一部分反射回所述半导体层序列中；

–半导体层序列具有在20μm或更小的范围内、特别是在10μm的范围内的厚度；和/或

–半导体层序列包括至少一个带有具有混匀结构的至少一个面的半导体层，所述混匀结构在理想情况下引起在半导体层序列中近似遍历的光分布，这就是说所述混合结构具有尽可能遍历地随机的散射特性。

薄膜发光二极管芯片的基本原理例如在I.Schnitzer等，Appl.Phys.Lett.（应用物理学快报）63（16），1993年10月18日，第2174–2176页中说明那样，其公开内容对此通过引用结合在本发明申请中。

支承体可以具有朝向半导体本体的第一主面和背离半导体本体的第二主面。

在优选的扩展方案中，保护二极管结构集成在支承体中。保护二极管结构可以特别是完全地在支承体的第一主面和第二主面之间构成。因此，具有集成的保护二极管结构的支承体的两个主面可以构成为平的。由此，简化了半导体本体在支承体上的固定。

在另一优选的扩展方案中，保护二极管结构至少当在半导体本体的反向上施加电压时，具有符合反向上的齐纳二极管的电流电压特性。特别是不仅第一二极管而且还有第二二极管可以按照齐纳二极管实现。

换言之，保护二极管结构的电流电压特性在有源区域的反向上具有阈值。当电压在量上小于所述阈值时，没有或至少基本上没有电流通过保护二极管结构。

所述阈值优选为至少1V，特别优选至少2V。进一步优选的是在量上大于有源区域的发光阈值的阈值。发光阈值在此理解为从其起半导体本体示出可测量的辐射发射的电压值。换言之，所述阈值优选至少大至使得半导体器件在量上与阈值相符并且在半导体本体的正向上施加的电压下发射辐射。

因此，当施加在量上小于阈值的测试电压时，尽管将保护二极管结构集成，但是薄膜半导体器件就有源区域而言在正向上具有比在反向上大的电流。因此，可以简单地确定薄膜半导体器件的极性。

此外，半导体本体的有源区域的电学特性可以借助在反向上施加的测试电压来检验。

换言之，保护二极管结构可以构成为使得薄膜半导体器件在施加测试电压时如常规的不具有集成的保护二极管的半导体器件一样表现。而当电压在量上大于阈值时，保护二极管结构只表现出相对小的阻抗，使得当在反向上施加在量上大至其能够造成半导体器件的损害的电压时，电流可以流过保护二极管结构。