發(fā)光二極管芯片的制作方法
【專利摘要】說明了一種帶有半導(dǎo)體層序列（2）的發(fā)光二極管芯片（1），所述半導(dǎo)體層序列具有適于產(chǎn)生電磁輻射（13）的有源層（3），其中該發(fā)光二極管芯片（1）在前側(cè)上具有輻射出射面（4）。在與輻射出射面（4）相對的背側(cè)上，發(fā)光二極管芯片（1）至少局部地具有反射膜層（5），該反射膜層包含銀。在所述反射膜層（5）上布置有保護層（6），所述保護層（6）具有透明導(dǎo)電氧化物。
【專利說明】發(fā)光二極管芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及發(fā)光二極管芯片。
[0002]本專利申請要求德國專利申請10 2011 112 000.2的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引
用結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003]由文獻W02008/131735 Al已知了一種發(fā)光二極管芯片，其中第一和第二電連接層布置在發(fā)光二極管芯片的與輻射出射面之一相對的背側(cè)上并且借助分離層相互電絕緣，其中第二電連接層的部分區(qū)域從背側(cè)穿過有源層的通孔向發(fā)光二極管芯片的前側(cè)方向延伸。發(fā)光二極管芯片的這種接觸具有如下優(yōu)點:輻射出射面可以沒有接觸面并且因此所發(fā)射的輻射不會被遮蔽。
[0004]發(fā)光二極管芯片是所謂的薄膜發(fā)光二極管芯片，其中半導(dǎo)體層序列的原始生長襯底被去除并且代替地借助焊接層將在與原始生長襯底相對的側(cè)上的半導(dǎo)體層序列與載體連接。在這種薄膜發(fā)光二極管芯片中有利的是，半導(dǎo)體層序列的朝向載體的側(cè)設(shè)置有反射膜層，以便將向載體方向發(fā)射的輻射偏轉(zhuǎn)到輻射出射面方向上并且由此提高輻射產(chǎn)量。
[0005]對于可見的光譜范圍，銀尤其適合作為用于反射膜層的材料。銀的特征在于在可見的光譜范圍中的高反射性并且適于制造到半導(dǎo)體材料的良好電接觸。然而，另外的方面在于，銀是易受腐蝕的并且可能出現(xiàn)銀向相鄰層中的遷移。
[0006]為了保護由銀制成的反射膜層免遭腐蝕，通常將保護層施加到銀層上。例如鉬層適于作為保護層。但是被證實的是，鉬在為施加層常用的過程溫度下可能進入到銀層中并且甚至可能直至到達相對的、在反射膜層和半導(dǎo)體層之間的界面。由此，在反射膜層和半導(dǎo)體層序列之間的界面的反射可能被影響。這導(dǎo)致，光耦合輸出和因此發(fā)光二極管芯片的效率減少。此外，由于鉬向在半導(dǎo)體層序列和反射膜層之間的界面的擴散也可能改變電特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于說明一種帶有背側(cè)的反射膜層的發(fā)光二極管芯片，所述反射膜層借助保護層被保護免遭腐蝕，其中在銀層和半導(dǎo)體層序列之間的界面的電特性和反射不受影響。
[0008]該任務(wù)通過按照獨立權(quán)利要求1的發(fā)光二極管芯片解決。本發(fā)明的有利的擴展方案和改進方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0009]按照一種實施方式，發(fā)光二極管芯片包括具有適于產(chǎn)生電磁福射的有源層的半導(dǎo)體層序列。該發(fā)光二極管芯片在前側(cè)上具有輻射出射面，由有源層發(fā)射的電磁輻射通過輻射出射面從半導(dǎo)體層序列出射。這里并且在下面，發(fā)光二極管芯片的前側(cè)理解為發(fā)光二極管芯片的布置有輻射出射面的側(cè)。
[0010]在與輻射出射面相對的背側(cè)上，發(fā)光二極管芯片至少局部地具有反射膜層，該反射膜層包含銀或者優(yōu)選由銀制成。[0011]在反射膜層上布置有保護層用于減少對反射膜層的腐蝕。保護層有利地包含透明導(dǎo)電氧化物(TCO-透明導(dǎo)電氧化物)或者由其構(gòu)成。被證實的是，透明導(dǎo)電氧化物特別好地適于保護反射膜層免遭環(huán)境影響和/或被相鄰層的組成部分擴散，但是其中透明導(dǎo)電氧化物的材料不擴散到反射膜層中并且由此尤其是不會穿過反射膜層擴散直至在反射膜層和半導(dǎo)體層序列之間的、與保護層相對的界面。因此在反射膜層中有利的是，不包含保護層的材料。
[0012]在反射膜層和半導(dǎo)體層序列之間的界面的光學(xué)和電學(xué)特性因此不會由于保護層的材料擴散到直至該界面而被影響。尤其是，未減小在由銀制成的反射膜層和半導(dǎo)體層序列之間的界面上的高反射。
[0013]由透明導(dǎo)電氧化物制成的保護層有利地也防止了銀從反射膜層擴散至在發(fā)光二極管芯片的背側(cè)上跟隨保護層的層中，所述層例如是電接觸層。
[0014]透明導(dǎo)電氧化物的材料可以有利的在高導(dǎo)電性方面被選擇和/或被優(yōu)化。這基于，保護層有利地布置在反射膜層的背離半導(dǎo)體層序列的側(cè)上并且由此不處于發(fā)光二極管芯片的光程中。出于這個原因，不需要透明導(dǎo)電氧化物的材料具有高的透明性。尤其是，可以通過添加摻雜劑來改善透明導(dǎo)電氧化物的導(dǎo)電性。
[0015]反射膜層的與保護層相對的界面優(yōu)選鄰接于半導(dǎo)體層序列。在半導(dǎo)體層序列和反射膜層之間的界面因此尤其是不布置中間層、例如粘結(jié)劑層，其可能導(dǎo)致在反射膜層和半導(dǎo)體層序列之間的界面上的反射的減小。反射膜層尤其是可以鄰接半導(dǎo)體層序列的P型半導(dǎo)體區(qū)域。
[0016]在有利的擴展方案中，透明導(dǎo)電氧化物具有氧化鋅(ZnO)或者尤其有利地具有摻雜的氧化鋅、例如ZnO = Al或ZnO:Ga。在另一有利的擴展方案中，透明導(dǎo)電氧化物是氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化銦鋅(IZO)或者氧化銦鎵鋅(IGZ0)。透明導(dǎo)電氧化物的特征尤其在于良好的導(dǎo)電性。
[0017]保護層優(yōu)選具有在5nm和500nm之間的厚度，尤其優(yōu)選在IOnm和IOOnm之間。
[0018]在有利的擴展方案中，反射膜層和/或保護層的側(cè)邊緣被電絕緣層覆蓋。通過該電絕緣層將反射膜層和保護層的側(cè)邊緣與橫向上相鄰的層電絕緣。此外，通過該電絕緣層尤其是保護反射膜層的側(cè)邊緣免遭腐蝕。
[0019]電絕緣層例如可以是絕緣氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。特別有利的是，電絕緣層是SiO2層。
[0020]在另外的有利擴展方案中，在保護層的與反射膜層相對的側(cè)上布置有第一電連接層。第一電連接層優(yōu)選地由至少一種具有良好導(dǎo)電性的材料構(gòu)成，以便將電流盡可能均勻地引入半導(dǎo)體層序列中。由此，第一電連接層也用作電流擴大層。第一電連接層與發(fā)光二極管芯片的電接觸部之一導(dǎo)電連接。
[0021 ] 第一電連接層優(yōu)選由多個子層構(gòu)成，其中這些子層從反射膜層出發(fā)有利地包括鉬層、金層和鈦層。在該情況下，由鉬制成的子層有利地用作擴散屏障，該擴散屏障防止跟隨的層的組成部分至保護層或者甚至至反射膜層中并且反過來的擴散。由于高的導(dǎo)電性，由金制成的子層用作電流擴大層并且跟隨的鈦層用作針對其它跟隨的層的粘合劑層。
[0022]發(fā)光二極管芯片優(yōu)選在從反射膜層看與半導(dǎo)體層序列相對的側(cè)上與載體連接。該載體尤其是與半導(dǎo)體層序列的生長襯底不同的襯底，該襯底例如借助焊接層與半導(dǎo)體層序列連接。
[0023]被用于半導(dǎo)體層序列的外延生長的生長襯底優(yōu)選從發(fā)光二極管芯片被去除。發(fā)光二極管芯片因此優(yōu)選不具有生長襯底。通過將生長襯底從發(fā)光二極管芯片去除并且將向載體方向發(fā)射的輻射借助反射膜層向輻射出射面反射，實現(xiàn)了具有高效率的發(fā)光二極管芯片。
[0024]在有利的擴展方案中，發(fā)光二極管芯片具有第一和第二電連接層，其中第一和第二電連接層朝向半導(dǎo)體層序列的背側(cè)并且借助電絕緣層相互電絕緣，其中第二電連接層的部分區(qū)域從半導(dǎo)體層序列的背側(cè)穿過有源層的至少一個通孔向前側(cè)方向延伸。因此在該擴展方案中，有利地將兩個電連接層布置在發(fā)光二極管芯片的背側(cè)上。這尤其是具有如下優(yōu)點:發(fā)光二極管芯片的輻射出射面可以沒有連接接觸部。將第一和第二連接層相互電絕緣的電絕緣層可以覆蓋反射膜層和/或保護層的側(cè)邊緣并且通過這種方式也用于保護這些層免遭外部影響。電絕緣層有利地具有氧化物或氮化物，例如氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]本發(fā)明下面借助實施例結(jié)合圖1更詳細被闡述。
[0026]圖1示出了按照本發(fā)明實施例的發(fā)光二極管芯片的橫截面的示意圖。
[0027]所示的組成部分以及組成部分的相互大小關(guān)系不視為比例正確的。
【具體實施方式】
[0028]在圖1中所示的發(fā)光二極管芯片I具有半導(dǎo)體層序列2，該半導(dǎo)體層序列具有被設(shè)置用于發(fā)射電磁輻射13的有源層3。
[0029]發(fā)光二極管芯片I的有源層3例如可以被構(gòu)造為pn結(jié)、構(gòu)造為雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、被構(gòu)造為單量子阱結(jié)構(gòu)或者多量子阱結(jié)構(gòu)。術(shù)語“量子阱結(jié)構(gòu)”在此包括其中載流子通過限制(confinement)經(jīng)歷其能量狀態(tài)的量子化的那種結(jié)構(gòu)。術(shù)語“量子阱結(jié)構(gòu)”尤其是不包含關(guān)于量子化的維度的說明。因此它尤其是包括量子管、量子線和量子點和這些結(jié)構(gòu)的每種組
合ο
[0030]半導(dǎo)體層序列2尤其是可以基于氮化合物半導(dǎo)體?！盎诘衔锇雽?dǎo)體”在該背景下意味著，半導(dǎo)體層序列2或者其至少一個層包括II1-氮-化合物半導(dǎo)體材料，優(yōu)選
TnxAlyGa ?'χι+Ν，其中 O≤x≤l, O≤y ≤1 并且 x + y≤1。在此，
該材料不必一定具有按照上面表達式的數(shù)學(xué)上精確的組分。而是它可以具有一種或多種摻
雜物質(zhì)以及附加的組成部分，它們基本上不改變InxAlyGa,pVN -材料的特征性物理
特性。然而，出于簡潔起見，上面的表達式僅僅包含晶格(In, Al, Ga, N)的主要組
成部分，即使這些主要組成部分可以部分地通過少量的其他物質(zhì)所代替。
[0031]發(fā)光二極管芯片I通過輻射出射面4發(fā)射電磁輻射13，輻射出射面4布置在發(fā)光二極管芯片I的前側(cè)上。為了改善輻射耦合輸出，輻射出射面4可以設(shè)置有打毛或者耦合輸出結(jié)構(gòu)(未不出)。
[0032]發(fā)光二極管芯片I是所謂的薄膜發(fā)光二極管芯片。在薄膜發(fā)光二極管芯片中，半導(dǎo)體層序列2的原始的生長襯底從發(fā)光二極管芯片I被去除并且代替地發(fā)光二極管芯片I在與原始的生長襯底相對的側(cè)上借助焊接層18與載體19連接。原始的生長襯底尤其是可以從半導(dǎo)體層序列2的現(xiàn)在用作輻射出射面4的表面被去除。因此在發(fā)光二極管芯片I中，通常首先生長到生長襯底上的η型半導(dǎo)體區(qū)域2a朝向輻射出射面4。半導(dǎo)體層序列2的p型半導(dǎo)體區(qū)域2b朝向載體19。載體19例如可以具有鍺或硅。
[0033]為了改善發(fā)光二極管芯片I的效率，發(fā)光二極管芯片I在與輻射出射面4相對的背側(cè)上局部地具有反射膜層5。反射膜層5布置在發(fā)光二極管芯片的P型半導(dǎo)體區(qū)域2b和第一電連接層10之間。通過反射膜層5，由有源層3向載體19方向發(fā)射的輻射有利地向輻射出射面4反射。
[0034]反射膜層5有利地包含銀或者由其構(gòu)成。由銀制成的反射膜層5有利地在可見光譜范圍中具有高反射率。此外，銀的特點還在于高的導(dǎo)電性。反射膜層5尤其是可以鄰接于P型半導(dǎo)體區(qū)域2b并且由此構(gòu)成發(fā)光二極管芯片I的半導(dǎo)體層序列2的電端子之一。
[0035]在由銀制成反射膜層5的情況下可能出現(xiàn)如下問題:該反射膜層比較容易被腐蝕，這尤其是在發(fā)光二極管芯片I的長的運行持續(xù)時間之后可能導(dǎo)致輻射產(chǎn)出量的減少。為了保護反射膜層5免遭腐蝕并且為了防止反射膜層5的材料擴散到跟隨的層7、8、9以及反過來，在反射膜層5的背離半導(dǎo)體層序列2的界面上布置保護層6。
[0036]保護層6有利地具有透明導(dǎo)電氧化物。優(yōu)選地，保護層6包含ZnO、2nO:Ga, ZnC.: Al, ITO, IZO 或 IGZO 或者由其構(gòu)成。
[0037]與金屬保護層、例如鉬或鈦相比，由透明導(dǎo)電氧化物制成的保護層6具有如下優(yōu)點:保護層6的材料不擴散到反射膜層5中。
[0038]由此，保護層6的材料尤其是不到達在半導(dǎo)體層序列2和反射膜層5之間的與保護層6相對的界面上。由于保護層6的材料至反射膜層5中的擴散導(dǎo)致的反射的減少和/或電特性、尤其是前向電壓的改變因此有利地不會出現(xiàn)。此外，保護層6也有利地防止了銀從反射膜層5擴散至跟隨的層7、8、9以及跟隨的層7、8、9的材料、尤其是例如金的金屬擴散至反射膜層5中。
[0039]保護層6優(yōu)選具有在5nm至50nm之間的厚度，包含端值，尤其有利地在IOnm至IOOnm之間。
[0040]在與反射膜層5相對的界面上，保護層6鄰接于第一電連接層10。第一電連接層10可以具有多個子層7、8、9。第一電連接層10例如具有三個子層。從保護層6出發(fā)，所述子層優(yōu)選是鉬層7、金層8和鈦層9。鉬層7尤其具有擴散屏障的功能，該擴散屏障防止跟隨的層8、9的組成部分擴散至保護層6或者甚至至反射膜層5中以及反過來的擴散。由于高的導(dǎo)電性，金層8用作電流擴大層并且跟隨的鈦層9用作針對其它跟隨的層、尤其是電絕緣層14的粘合劑層。
[0041]發(fā)光二極管芯片I此外具有第二電連接層15，通過其發(fā)光二極管芯片I由與輻射出射面4相對的背側(cè)接觸。因此不僅第一電連接層10、而且第二電連接層15都布置在發(fā)光二極管芯片I的朝向載體19的背側(cè)上。這具有如下優(yōu)點:輻射出射面4沒有電連接層，使得由發(fā)光二極管芯片I發(fā)射的電磁輻射13不會被電連接層10、15遮蔽。
[0042]第一電連接層10優(yōu)選接觸半導(dǎo)體層序列2的P型區(qū)域2b。第二電連接層15優(yōu)選接觸半導(dǎo)體層序列2的η型區(qū)域2a。第二電連接層15為此從發(fā)光二極管芯片I的背側(cè)穿過延伸通過半導(dǎo)體層序列的P型區(qū)域2b和有源層3的一個或多個通孔21a、21b直至半導(dǎo)體層序列2的η型區(qū)域2a。為了防止短路，第二電連接層15在通孔21a、21b的區(qū)域中借助電絕緣層14與半導(dǎo)體層序列2的有源層3和P型區(qū)域2b電絕緣。
[0043]此外，電絕緣層14將第二電連接層15也與第一電連接層10隔離。電絕緣層14例如是氧化物層或氮化物層、優(yōu)選是氧化硅層，氮化硅層或氮氧化硅層。
[0044]電絕緣層14有利地至少在部分區(qū)域中覆蓋反射膜層5和保護層6的側(cè)邊緣16。通過這種方式，反射膜層5有利地也在側(cè)邊緣16上被保護免遭腐蝕。
[0045]第二電連接層15優(yōu)選包含銀并且尤其在通孔21a、21b的區(qū)域中用作針對由發(fā)光二極管芯片I發(fā)射的電磁輻射13的第二反射膜層。
[0046]在第二電連接層15和焊接層18之間優(yōu)選布置擴散屏障層17。擴散屏障層17防止:焊接層18的組成部分擴散到第二電連接層15中以及反過來。擴散屏障層17例如包含氮化鈦鎢。
[0047]利用焊接層18將發(fā)光二極管芯片I焊接到載體19上。焊接層18尤其是可以包含 AuSn。
[0048]發(fā)光二極管芯片I的載體19例如可以是鍺載體或硅載體。在載體的背離發(fā)光二極管芯片I的背側(cè)上可以施加接觸金屬化部20，通過其將第二電連接層15向外電連接。
[0049]第一電連接層10例如可以通過接合焊盤11和接合線12向外電連接。
[0050]本發(fā)明不受借助實施例的描述限制。相反，本發(fā)明包含任何新特征以及特征的任何組合，這尤其是包含權(quán)利要求中的特征的任何組合，即使所述特征或所述組合本身沒有在權(quán)利要求或?qū)嵤├斜幻鞔_說明。
【權(quán)利要求】
1.帶有半導(dǎo)體層序列(2)的發(fā)光二極管芯片(1)，所述半導(dǎo)體層序列具有適于產(chǎn)生電磁輻射(13)的有源層(3)，其中 -該發(fā)光二極管芯片(I)在前側(cè)上具有輻射出射面(4)， -在與輻射出射面(4)相對的背側(cè)上，發(fā)光二極管芯片(I)至少局部地具有反射膜層(5)，該反射膜層包含銀， -在所述反射膜層(5)上布置有保護層(6)，并且 -所述保護層(6 )具有透明導(dǎo)電氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管芯片， 其中反射膜層(5)在與保護層(6)相對的界面上鄰接于半導(dǎo)體層序列(2)。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光二極管芯片， 其中保護層(6)具有 ZnO、ZnO:Ga, ZnO:Al, ITO、IZO 或 IGZO0
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光二極管芯片， 其中保護層(6)具有在5nm至500nm之間的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)光二極管芯片， 其中保護層(6)具有在IOnm和IOOnm之間的厚度。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光二極管芯片， 其中反射膜層(5)和/或保護層(6)的側(cè)邊緣(16)至少局部地被電絕緣層(14)覆蓋。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)光二極管芯片， 其中電絕緣層(14)是氧化物層或氮化物層。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光二極管芯片， 其中第一電連接層(10)布置在保護層(6)的與反射膜層(5)相對的側(cè)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光二極管芯片， 其中所述第一電連接層(10)由多個子層(7，8，9)構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光二極管芯片， 其中這些子層(7，8，9)從反射膜層(5)出發(fā)包括鉬層(7)、金層(8)和鈦層(9)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光二極管芯片， 其中所述半導(dǎo)體層序列(2)的鄰接所述反射膜層(5)的區(qū)域是P型半導(dǎo)體區(qū)域(2a)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光二極管芯片， 其中所述發(fā)光二極管芯片(I)在從反射膜層(5)看與半導(dǎo)體層序列(2)相對的側(cè)上與載體(19)連接。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的發(fā)光二極管芯片， 其中發(fā)光二極管芯片(I)不具有生長襯底。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光發(fā)光二極管芯片， 其中 -發(fā)光二極管芯片(I)具有第一電連接層(10)和第二電連接層(15)， -第一電連接層(10)和第二電連接層(15)朝向半導(dǎo)體層序列(2)的背側(cè)并且借助電絕緣層(14)相互電絕緣， -第二電連接層(15)的部分區(qū)域從半導(dǎo)體層序列(2)的背側(cè)穿過有源層(3)的至少一個通孔(21a，21b)向前側(cè)方向延伸。
【文檔編號】H01L33/38GK103765616SQ201280042389
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月31日
【發(fā)明者】K.佩爾茨爾邁爾, K.格爾克, R.瓦爾特, K.恩格爾, G.魏斯, M.毛特, S.拉梅爾斯貝格爾 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司