CN101960602A - 光电子半导体本体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光电子半导体本体，包括基本上平面的半导体层序列(20)，其带有第一主侧和第二主侧，该半导体层序列具有适于产生电磁辐射的有源层(22，22′)。此外，半导体本体还包括至少一个将半导体层序列的有源层分开的沟，用于将半导体层序列的有源层划分成至少两个电绝缘的有源部分层(22，22′)。设置在第二主侧上的第一和第二连接层(410，411，460)用于接触有源部分层。在此，用于接触至少两个有源部分层的第一和第二连接层彼此导电连接，使得有源部分层形成串联连接。

Description

光电子半导体本体及其制造方法

本发明涉及一种光电子半导体本体以及一种用于制造光电子半导体本体的方法。

光电子半导体本体用于许多不同的照明应用中。尤其是当在小的空间上需要高的光产出时，光电子半导体本体是适合的。应用光电子半导体本体的例子在投影应用并且也在汽车领域中能找到，在那里尤其是应用在前灯中。

然而仍然需要提出光电子半导体本体，该半导体本体相对于传统的照明装置具有在同时较低的复杂性的情况下的改进的效率。

该任务通过根据独立权利要求的光电子半导体本体及其制造方法来解决。本发明的改进方案和扩展方案分别是从属权利要求的主题，它们的公开内容明确地结合到说明书中。

根据所提出的原理，在一个实施形式中光电子半导体本体包括基本上平面地设置的半导体层序列以及适于产生电磁辐射的有源层，其中该半导体层序列带有第一主侧和第二主侧。

有源层在此可以是pn结、双异质结构、单量子阱(SQW，single quantum well)或者多量子阱结构(MQW，multi quantum well)用于产生辐射。术语量子阱结构在此并未说明关于量子化维度方面的意义。其通常尤其是包括量子槽、量子线和量子点以及这些结构的任意组合。对于多量子阱结构的例子在出版物WO 01/39282、US 5,831,277、US 6,172,382和US 5,684,309中进行了描述，其公开内容通过引用结合于此。

在扩展方案中，第一主侧设置用于发射电磁辐射。此外，至少半导体层序列的有源层通过穿过有源层的沟被分成至少两个彼此电绝缘的有源部分层。换言之，沟将半导体层序列的有源层分开，由此构建半导体层序列中的彼此电绝缘的有源部分层。

此外，光电子半导体本体分别包括设置在第二主侧上的第一连接层和第二连接层，用于接触有源部分层。在此，术语“设置在第二主侧上的连接层”表示：第一连接层或第二连接层的至少一部分在从前侧到后侧的方向上跟随在半导体层序列之后。然而在此并不必要的是，第一连接层或第二连接层直接施加在半导体层序列的第二主侧上。第一连接层和第二连接层也不必完全覆盖半导体层序列的第二主侧。更确切地说，第一连接层和第二连接层至少部分地设置第二主侧上用于接触有源部分层。其因此与半导体层序列的第一主侧相比更靠近第二主侧。

根据本发明，分别接触至少两个电绝缘的有源部分层的第一连接层和第二连接层地彼此导电连接，使得有源部分层形成串联连接。

换言之，有源部分层的两个连接层彼此连接，使得有源部分层形成串联连接。

因此，光电子半导体本体划分成部分区域，这些部分区域在形成串联连接的情况下通过不同的连接层彼此电连接。由此实现的是，光电子半导体本体在工作中具有明显更低的电流。更确切地说，现在更多地将单个的有源部分区域彼此连接成串联连接。光电子半导体本体因此可以以电压驱动的方式在同时低的电流的情况下来馈电。由此例如可以通过相应的高电压源替代昂贵的驱动级以及大电流源，该高电压源更容易制造。通过划分成部分区域，因此可以以与划分相关地可选择的不同的电压来驱动该光电子半导体本体。

合乎目的，半导体本体单片地构建，即其仅仅包括一个本体，所有线路平面以及有源层集成在该本体中，并且在制造期间相继地实施。这允许在整个晶片上的大面积的制造，包括在共同的衬底上构建有源层和线路平面。

在一个扩展方案中，半导体本体是薄膜发光二极管芯片，尤其是半导体本体在其背侧上具有支承衬底。在一个扩展方案中，第一连接层和第二连接层至少局部地设置在半导体层序列和支承衬底之间。薄膜发光二极管芯片的特征在于如下特征的至少一个：

-在产生辐射的半导体层序列(该半导体层序列尤其是产生辐射的外延层序列)的朝着支承元件、尤其是朝着支承衬底的主面上，施加或者构建有反射层，其将半导体层序列中产生的电磁辐射的至少一部分反射回半导体层序列中；

-薄膜发光二极管芯片具有支承元件，其中该支承元件并不是其上外延地生长有半导体层序列的生长衬底，而是事后固定在半导体层序列上的单独的支承元件；

-半导体层序列具有在20μm或者更小的范围中的、尤其是在10μm或者更小的范围中的厚度；

-半导体层序列没有生长衬底。在此，“没有生长衬底”表示：可能用于生长的生长衬底被从半导体层序列去除或者至少被强烈地薄化。尤其是，其被薄化为使得其本身或者与外延层序列一起单独并非自由支承的。强烈薄化的生长衬底的所保留的剩余物尤其是不适于生长衬底的功能；以及

-半导体层序列包含至少一个半导体层，其带有至少一个如下的面：该面具有混匀结构，该混匀结构在理想情况下导致光在半导体层序列中的近似各态历经的分布，也就是说，其具有尽可能各态历经的随机散射特性。

薄膜发光二极管芯片的基本原理例如在I.Schnitzer等人于1993年10月18日所著的出版物Appl.Phys.Lett.63(16)，第2174-2176页中进行了描述，其公开内容通过引用结合于此。对于薄膜发光二极管芯片的例子在出版物EP 0905797 A2和WO 02/13281 A1中进行了描述，其公开内容同样通过引用结合于此。

薄膜发光二极管芯片良好地近似于朗伯特表面辐射器并且因此例如良好地适于应用在前灯、例如车辆前灯中。

在另一扩展方案中，沟基本上垂直于半导体层序列的有源层延伸。沟可以完全穿过半导体层序列的有源层延伸。

所述沟可以填充以电绝缘的材料并且在数微米厚度的范围中。优选地，其至少穿过有源层的、其中载流子进行复合并且由此产生电磁辐射的区域。可替选地，沟可以垂直地通过半导体层序列的大的区域延伸，并且由此半导体层序列划分成分别具有有源部分层的部分区域。由此，使在各个部分区域或者有源部分层之间的漏电流降低。例如，沟也可以垂直地分开两个连接层的至少之一。

在一个扩展方案中，用于接触至少两个有源部分层的第一有源部分层的第一连接层与用于接触至少两个部分层的第二部分层的第二连接层导电连接。换言之，因此第一有源部分层的n掺杂的区域通过连接层与第二有源部分层的p掺杂的区域导电连接。由此形成了由两个有源部分层构成的串联连接。

为了接触有源部分层在一个扩展方案中设计的是，第二连接层的第二部分区域从第二主侧穿过有源部分层的穿通部朝着第一主侧延伸。因此，穿过有源部分层构建有穿通部，有源部分层的朝着第一主侧的区域可以借助穿通部接触。

有利地，半导体层序列和光电子器件的发射光的第一主侧没有电接触部位。以此方式降低了由有源部分层在工作中发射的电磁辐射的一部分被电接触部位遮挡或者吸收的风险。在本发明的一个扩展方案中，因此第一电连接层和第二连接层分别包括部分区域，其与在半导体本体的背离第一主侧的侧上的接触部位连接。可替选地，在本发明的一个扩展方案中，在半导体本体的第一主侧上的接触面构建在发射辐射的区域旁边。该发射辐射的区域与第一连接层和/或第二连接层导电耦合。

优选地，第一电连接层或第二电连接层可以构建有导电的镜层，使得将朝着第二主侧方向的电磁辐射朝着第一主侧方向反射。在另一扩展方案中，在半导体层序列和/或第二电连接层之间至少局部地设置有镜层。该镜层可以是半导电的或也可以是电绝缘的。在后一情况下，其可以具有多个开口，第一电连接层和/或第二电连接层通过所述开口接触半导体层序列和有源部分层。同样，在半导体层序列和第一连接层之间可以设置有横向的电流分布层，以便改进电流耦合输入。电流扩展层可以包括导电的氧化物，然而也可以具有镜层并且因此用作反射层。

可替选地，半导体层序列的有源层可以包括彼此堆叠的有源部分层。例如，有源层可以包含双异质结构或者多量子阱结构。此外，有源层的部分区域可以被不同地掺杂，使得在复合时发射不同波长的电磁辐射。例如，在不同的部分区域中的有源部分层可以不同地掺杂，使得不同波长的电磁辐射被发射到各个部分区域中。

为了改进发射可以将层序列的第一主面结构化。同样可能的是，将转换材料施加到第一主侧上，以便将所发射的电磁辐射转换成不同波长的第二辐射。在相应合适的转换材料以及对于有源层的确定的材料系的情况下，由此可以产生例如用于前灯或投影系统的白光。

在一个扩展方案中，根据本发明的光电子半导体本体通过将半导体层序列外延生长在生长衬底上来产生。在此，在形成适于产生电磁辐射的有源层的情况下生长半导体层序列。此外，第一电连接层施加在半导体层序列的背离第一主侧的侧上用于接触有源层，以及施加分离层和第二电连接层，其中第一电连接层、分离层和第二电连接层至少部分横向交叠地构建。

此外，该方法包括至少在半导体层序列的有源层中构建电绝缘的沟来将半导体层序列并且尤其是有源层划分成至少两个有源部分层的步骤。借助该步骤，因此将半导体层序列划分成分别带有有源部分层的部分区域。这些有源部分区域通过第一连接层和第二连接接触，使得第二有源部分层形成串联连接。

合乎目的地，在施加第一电连接层之后进行电绝缘的沟的构建，由此第一电连接层同样被划分。在进一步的过程中，于是第一部分区域的第一电连接层或者接触第一有源部分层地与第二部分区域的第二电连接层导电耦合或者接触第二有源部分层地导电耦合。由此将两个有源部分层彼此串联地连接。

在该方法的一个扩展方案中，在有源层中构建穿通部以及在穿通部中构建第二电连接层的部分区域，其中第二电连接层借助分离层与第一电连接层电绝缘。第二电连接层通过部分区域接触有源层并且尤其是有源部分层。对此，在每个通过沟形成的半导体层序列的部分区域或有源部分层中，可以在相应的有源部分层中设置有穿通部。

电绝缘的沟和穿通部对此可以通过对有源层共同执行刻蚀来产生。

在另一扩展方案中，第一电连接层反射地构建，使得在有源层中产生的、朝着第一电连接层的与第一主侧背离的侧的方向发射的电磁辐射被朝着第一主侧的方向反射。

在一个改进方案中，在分离层中添加穿通部并且穿通部填充以如下材料：该材料将接触第一有源部分层的第一连接层与接触第二有源部分层的第二连接层导电连接。以此方式，在通过沟分离的有源部分层之间建立连接。这于是例如可以进一步连接成串联连接和/或并联连接。

在另一扩展方案中，接触板构建在背离第一主侧的侧上，这些接触板分别接触第一连接层和第二连接层地将各个有源部分层电连接。因此，通过各个接触板可以对每个有源部分层单独地施加电流。这能够实现可选地激励半导体层序列的各个部分区域。在外部电子装置中，因此半导体层序列的有源部分层可以在部分区域中根据所希望的应用情况串联或者并联地连接。

在该方法的另一扩展方案中，在生长半导体层序列之后，去除生长衬底的至少一部分。该去除可以在施加各个连接层之前或者之后进行。例如，其可以尤其是在划分成各个部分区域并且接着接触各个部分区域之后进行。生长衬底可以被劈开，例如借助激光剥离方法。

在一个扩展方案中，在去除生长衬底之前可以在半导体本体的背侧上设置支承衬底。该支承衬底可以是单独的支承元件，使得例如借助焊接层或者粘合材料层与半导体层序列连接。此外，支承衬底可以是第一连接层和/或第二连接层的一部分。在另一扩展方案中，在半导体层序列的背侧上局部地实施半导电的或者电绝缘的镜层。在该实施例中，可以在镜层中设置有开口，有源层可以通过开口与第一连接层和/或第二连接层电连接。由此，第一电连接层和/或第二连接层分别包含穿过镜层的开口延伸的部分区域。

以下将参照附图借助不同的扩展方案来详细地阐述本发明。

其中：

图1A至1G示出了根据所提出的原理制造光电子半导体本体的方法的实施例，

图2示出了根据另一实施形式的光电子半导体本体的截面图，

图3示出了根据第三实施形式的光电子半导体本体的截面图，

图4A、4B示出了根据一个实施形式的示意性截面图，

图4C、4D示出了在图4A、B中的实施形式的等效电路图。

图4E、4F示出了对应于图4A至4D的截面图和等效电路图的、划分成四个部分区域的光电子半导体本体的俯视图，

图5A、5B示出了具有通过有源层的穿通部的扩展方案的光电子半导体本体的俯视图。

在这些实施例中，所示的元件的大小关系基本上不应视为合乎比例的。更确切地说，各个元件例如层例如为更好的理解和/或更好的可示性而夸大地或者夸厚地示出。

图1A至1G示出了根据所提出的原理的用于制造单片光电子半导体本体的方法的一个实施例。

表述“单片地”理解为一种制造，其中各个层并非彼此分离地制造。更确切地说，将层沉积或者构建在前面的工艺步骤中制造的层上，而与这些层满足何种功能无关。由此在相继的步骤中根据所提出的原理制造半导体本体。

示出的是在方法的不同阶段中的示意性截面图以及俯视图。特别是，为了表明通过连接层产生的串联连接分别示出了通过实线或者虚线表示的两个截面图。

在该方法中首先在生长衬底10上外延地生长半导体层序列20。

半导体层序列20基于半导体材料系，其根据应用可以不同地掺杂。例如，可以使用所谓的III/V化合物半导体或者II/VI化合物半导体。半导体层序列2在此具有在5微米到7微米之间的厚度。

III/V化合物半导体材料具有来自第三主族的至少一种元素，例如Al、Ga、In，和来自第五主族的至少一种元素，例如B、N、P、As。尤其是，术语“III/V化合物半导体材料”包括二元、三元或四元化合物的族，其包含来自第三主族的至少一种元素和来自第五主族的至少一种元素，尤其是氮化物化合物半导体和磷化物化合物半导体。这种二元、三元或者四元化合物例如还可以具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分。例如氮化物-III-化合物半导体材料和磷化物-III-化合物半导体材料例如GaN、GaAs和InGaAlP属于III/V化合物半导体材料。同样，AlGaN/GaN材料系属于上述化合物半导体。

相应地，II/VI化合物半导体材料具有来自第二主族的至少一种元素，例如Be、Mg、Ca、Sr和来自第六主族的至少一种元素譬如O、S、Se。尤其是，术语“II/VI化合物半导体材料”包括二元、三元或四元化合物，其包含来自第二主族的至少一种元素和来自第六主族的至少一种元素。这种二元、三元或者四元化合物例如还可以具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分。例如ZnO、ZnMgO、CdS、CnCdS、MgBeO属于II/VI化合物半导体材料。

根据所希望的波长或者所希望的波长谱，可以提供上述化合物中的一种或者多种作为用于光电子器件的材料系。

所示的半导体层序列20具有n掺杂的第一层21，其与例如由蓝宝石构成的生长衬底10相邻地生长。而根据所希望的应用，均匀地在层21中的掺杂也可以具有渐进的差别。随后接着是p掺杂的层23，其因此设置在半导体层序列20的背离生长衬底10的侧上。通过两个层21和23的不同掺杂，在其间形成有源区22。有源区22的厚度与两个生长的层21和23的掺杂有关。在该装置的稍后的工作中，注入到层21和23中的载流子在pn结22中复合，并且在此与所使用的半导体系统的带隙有关地发射电磁辐射。因此在层序列21和23中也提及了有源层。有源层在此均匀地设置在光电子半导体本体上。

在一个可替选的扩展方案中，半导体层序列2构建npn层序列，其中p掺杂的层23的背离n掺杂的层21的侧上构建另一n掺杂的层。在另一扩展方案中，p掺杂的层23与生长衬底10相邻，并且n掺杂的层21与生长衬底10背离。

在另一变形方案中，在生长半导体层序列20之前将附加的缓冲层施加到生长衬底10(蓝宝石)上。这允许将稍后要生长的层序列的晶格常数与生长衬底10匹配，使得降低层序列中的应力并且减少可能的缺陷部位。附加地，该缓冲层可以未掺杂或者弱n掺杂，例如浓度在2×10¹⁷原子/cm³或更小。这种缓冲层尽管并不适合被半导体本体的工作电流流经，然而这在制成的半导体本体的情况下降低了由于静电放电引起的损伤或者损毁的危险。

在该方法的扩展方案中，在结束制造半导体层序列20之后将导电的接触层30施加到半导体层序列的p掺杂的层23上。此外，导电层30可以是反射性的，使得稍后的工作中发射的朝着导电层30的方向的电磁辐射被其反射并且朝着所希望的方向射出。导电的材料例如可以包括银或者包括其他反射性的金属。

接着，借助光掩膜结构化导电层30并且于是例如形成圆形的规则设置的接触开口32。这在半导体本体1的俯视图中可以在中部的视图中看到。此外，沟31刻蚀到导电层30中，使得导电层如在此所示地划分成四个部分区域。这些部分区域对应于稍后的光电子半导体本体成四个部分区域的划分。为了清楚起见，在两个截面图中，光电子半导体本体的右边的部分区域用R表示，而半导体本体的左边的部分区域用L表示。

接着，根据图1B在半导体层序列中构建多个穿通部用于接触层21。这例如通过对半导体层序列的合适的刻蚀来进行，其中施加到其上的结构化的金属化物可以用作刻蚀掩膜。各个穿通部41穿过半导体层序列2的pn结22并且因此接触n掺杂的层21。此外，也刻蚀金属层的沟31的区域，使得在半导体层序列中构建同样穿过有源层延伸的沟42。

此外通过合适的措施可能的是，用于接触半导体层21的穿通部在一定的深度停止，而沟42达到明显更大的深度。例如，在达到穿通部41的第一深度时停止刻蚀过程，随后将这些穿通部借助光掩膜覆盖并且将沟42进一步刻蚀直至最终深度。自然，沟和穿通部也可以首先具有相同的深度。借助新构建的沟42将光电子半导体本体划分成多个部分区域，其中有源层22相应地分离成有源部分层。此外，通过在光电子半导体本体的不同的部分区域中产生多个穿通部41，实现了n掺杂的层21中的均匀的横向电流分布。

在用于产生沟42和穿通部41的不同刻蚀方法结束之后，施加不导电层40，其填充沟42以及穿通部41。绝缘的层例如可以透明地构建，使得如在图1B中以俯视图所示的那样还可以看到各个沟42以及穿通部32。

在接下来的步骤中，根据图1C借助光掩膜去除在导电层30的区域中以及在光电子半导体本体的右侧外部部分中的绝缘层。而在穿通部41以及沟42的区域中，保留绝缘材料，使得形成相应的柱41a、42a。同样地，在光电子半导体本体的右边区域中，半导体层序列20的第二层23露出。这稍后用于接触半导体层序列以驱动半导体本体。在俯视图中现在可以看到在沟42的区域中的露出的接片42a以及在穿通部41的区域中的柱41a。

在去除沟42和穿通部41之外的绝缘材料之后，如在图1D中所示施加并且结构化另外的导电接触层50，使得在穿通部41以及沟42的区域中在该另外的导电接触层中形成开口50a。同样，在光电子半导体本体的右边区域中相应地将导电材料51施加到半导体层序列20的第二层23上。层50的材料稍后形成用于接触部分层的两个连接层。

相应地，如在截面图中可以从截面1和截面2看到的那样，金属接触部50安置在沟42以及穿通部41的区域中。这在图1D中的俯视图中可清楚看到。图1D的光电子半导体本体的右下部的部分区域稍后形成第一接触板，而在区域51中沉积的材料是第二接触板。

在到目前为止的方法步骤中施加的导电层30和50例如可以被气相淀积并且具有不同的厚度。于是，层30尤其可以比导电层50更薄地构建。此外，导电层30也可以作为电流扩展层而适于将稍后要说明的载流子尽可能好地横向分布。两个层可以具有相同以及不同的材料。

根据图1E现在将绝缘层45施加到导电的材料50和51上。在区域51中又去除该绝缘层。优选地，作为绝缘层使用相同的材料，其也填充穿通部40和沟42。接着，借助光掩膜将穿通部41中的绝缘材料45刻蚀并且部分去除。然而在穿通部41的壁上还保留有绝缘材料。刻蚀过程可以各向异性地进行并且在沟的中部去除绝缘材料直至穿通部41的底部。穿通部中的继续绝缘的侧壁防止了在接下来的步骤中所引入的材料60造成与半导体层序列2的各个层的短路。

因此，在穿通部中在穿通部的表面的一部分上构建有分离层。至少局部地在金属层30、接触层50以及层序列20的层23的区域中，该分离层覆盖环绕的侧壁或者穿通部42的侧壁。此外，分离层45覆盖接触层50并完全填充沟42。

接着，穿通部41以材料60填满，使得得到用于半导体层序列20的第一层21的接触元件46。根据在图1E中的截面图(截面1)，接触区域63完全以导电材料60填充，使得其形成通过接触元件46a与第一层21的电接触。此外，在光电子半导体本体的右边的部分区域和左边的部分区域之间在沟42的区域中的层60被分离。

在光电子半导体本体的俯视图中示出了另外的开口48。这如截面图(截面2)中通过孔形成，孔实施在钝化层45中并且达到接触层50。

图1F示出了在另外的制造步骤之后的结构。钝化层施加到层60上，该层将区域63与每个部分区域的沟42接触。钝化层由与层45相同的材料构成，其中孔48还被留空。它们在后续的步骤中如从截面2的视图中可看到的那样以导电材料54填满。此外，材料层55沉积在钝化层的表面上，其中在材料的与端子63连接的部分区域56和区域55的材料之间没有形成电接触。这例如可以通过将材料平面地施加到孔中以及施加到钝化层45的表面上并且随后结构化来实现。

部分区域56的层导电地与层60连接，该层接触穿通部46。该层因此形成用于接触层序列20的层21的连接层。相应地，右边的部分区域R的层50形成第二连接层用于通过半导体层序列20的中间层30来接触。右边的部分区域R的第二连接层50通过元件54与光电子半导体本体的左边的部分区域L中的层55连接。层55又导电地与左边的部分区域L的层60接触，该层接触在光电子半导体本体的左边的部分区域L中的穿通部46。

相应地，左边的部分区域L的层55和60形成左边的部分区域的第一连接层，用于接触在光电子半导体本体中的有源部分层。由此形成了，在所示的串联连接中，光电子半导体本体的部分区域的第二连接层与光电子半导体本体的第二部分区域的第一连接层以形成串联连接的形式连接。

在根据图1G的后续的方法步骤中，随后在半导体层序列2的与生长衬底10背离的背侧上借助焊接层或者粘合材料层固定替代支承体80。该替代支承体对此例如可以由氮化铝或者其他材料构成。尤其是绝缘的替代支承体衬底80、例如玻璃支承衬底适合于此。

在随后的方法步骤中，生长衬底10被薄化并且接着完全被去除。这例如可以借助原理上对于本领域技术人员已知的激光剥离方法来进行。对此，生长衬底10或者半导体层序列20可以具有附加的牺牲层，其在用激光照射时分解。由此，生长衬底10爆裂。

接着，半导体层序列20的背离替代支承体80的侧被补充耦合输出结构25。此外，在沟42的区域中，半导体层序列被从上侧去除，使得形成沟状的缝隙49。该缝隙现在将光电子半导体本体的半导体层序列的部分区域完全分离，使得避免了漏电流。缝隙49又可以以绝缘材料例如SiO₂填充。

此外，在连接接触部63的区域中，半导体层序列被去除，使得材料的表面露出。该区域形成第一接触板63′用于进行接触。在半导体本体的其中半导体层序列的材料同样被去除的另外的区域中，同样构建第二接触板63″用于接触。通过光电子半导体本体的四个部分区域的串联连接，可以通过接触板63′和63″来为所有四个部分区域供给工作所需的电流。

图1G中所示的光电子半导体本体对此设计为将在四个部分区域中在工作中产生的电磁辐射朝着半导体层序列的结构化的侧的方向发射。在pn结22的区域中朝着替代支承体80的方向辐射出的电磁辐射在导电的中间层上朝着层序列20的结构化的侧的方向反射。通过划分为四个部分区域，降低了光电子半导体本体的工作所需要的电流，然而对此由于串联连接而提高了对于工作所需的电压。在该实施例中，光电子器件划分成四个部分区域，由此将使用电压提高了四倍并且同时将电流消耗降低了相应倍数。在基于InGaN的材料系的情况下，在该扩展方案中，可以实现具有12伏的工作电压的发光器件。

就此而言，图4F至4F示出了根据所提出的原理的一个实施形式的示意图。图4A示出了沿着图4E中所示的方向通过光电子半导体本体的截面图。分别在边缘区域中通过接触元件410或411来进行接触。接触元件410与穿通部446导电连接，穿通部接触半导体层序列20的层21。在两个不同掺杂的层21和23之间形成pn结22，在工作中所注入的载流子在该pn结中复合并且发射电磁辐射。此外，横向电流分布层450设置到层23上，该电流分布层由与该电子半导体本体的第二部分区域的接触层411相同的材料构成。

第二连接层460接触光电子半导体本体的右边的部分区域的电流分布层450并且形成用于在光电子半导体本体的左边的部分区域中的半导体层序列的层21′的穿通接触。相应地，第二连接层410与半导体层序列20′的第二层23′连接。

在光电子半导体本体的左边和右边的部分区域之间如在截面图4A以及在图4E的俯视图中所示的那样设置有绝缘的沟。由此，部分区域彼此电分离。在根据图4C的等效电路图中，因此两个二极管分别串联连接。二极管作用在此由所示的半导体层序列20或20′的pn结得到。

图4B示出了一个可替选的扩展方案，其中代替单pn结设置有多个pn结。这些结如两个相继连接的二极管那样起作用，如从根据图4D的等效电路得到的那样。

根据图4B的截面的示出沿着如在图4F中所示的轴线I地进行。在该实施例中，光电子半导体本体划分成四个部分区域，它们分别由沟442绝缘地分离。不同的连接层410、411、460和450分别接触不同的部分区域的半导体层序列和位于其中的pn结。连接层410、411、450至470在此构建为使得它们将四个部分区域如在根据图4D的等效电路图中所说明的那样连接。

由此在根据所提出的原理的光电子半导体本体的情况下实现了由四个每两个相继连接的二极管构成的串联连接。在该装置工作时因此需要更高的工作电压。通过由在外延层中的串联连接构成的灵巧组合，可以使用昂贵的驱动级和大电流源，因为现在在光电子半导体本体的低的电流的情况下以电压驱动的方式来馈送功率。此外，通过避免吸收的接触部，形成了优化的面利用，因为所有产生光的组成部分可以以节约电流的方式实现在各个半导体本体上。此外，芯片的串联连接也可以仅仅借助顶部接触部和导电的支承体来实施。

这种例子在图2中示出。

根据所提出的原理的器件实施为单片的半导体本体，即各个层相继地施加并且并不在各分离的工艺中制造并且接着彼此连接。由此改进了精度并且也提高了稳定性。

与前面的实施例不同，在根据图2的实施例中，穿通部203通过有源区200实施为在半导体层序列的整个厚度上延伸的穿通部。穿通部203于是在此从在上侧上的第一主面向下延伸至半导体层序列的第二主面202。其形成了在半导体层序列200中的孔。

在半导体层序列200的结构化的上侧225上施加有另一电流扩展层209。该另一电流扩展层是除了设置在半导体层序列的背侧上的电流扩展层209之外还设置的。两个电流扩展层用于保证尽可能良好的横向电流分布和电流至半导体层序列的耦合输入。由此，提高了器件的效率而另一方面避免了由于在半导体层序列中的过大的电流引起的局部加热。对此，电流扩展层具有尽可能小的面电阻。

此外，电流扩展层209′可以附加地作为透明材料例如以透明导电氧化物如ITO的形式实施。在背离发射方向的侧上的电流扩展层209优选可以反射性地实施，然而也可以透明地实施。在后一情况下，如所示的那样，光电子半导体本体具有附加的镜层210。如果在镜层210和连接层203的材料之间未设置附加的绝缘的钝化层，则该镜层优选不导电地实施。在一个实施形式中，镜层210可以包括与分离层205相同的材料。由此，即使在平行于半导体层序列的有源层发射时，也通过在侧壁上的反射改进了反射特性。

为了接触，电流扩展层通过输送穿通部210a与电连接层204连接。该连接层通过电中间层208与背面上的接触元件207耦合。接触元件207同时也形成了对光电子半导体本体的替代支承衬底。

在根据图2的实施例中，仅仅示出了半导体本体的第一部分区域。半导体本体的另一部分区域在左侧接着在此所示的第一部分区域。该部分区域实施为使得第二连接层204与半导体层序列200中的未示出的穿通部导电连接。该穿通部接触第二部分区域的半导体层序列200的第一层221并且这样形成串联连接。同时，设置在左侧的绝缘材料205和210形成将半导体层序列分离成部分区域的沟。

在到目前为止的实施例中，串联连接尤其是通过半导体本体内的连接层的相应布置来实现。然而此外也可能的是，在外部构建串联连接或者布线变形方案的一部分，以便不仅实现串联连接而且实现并联连接及其组合。由此，可以根据应用通过相应的激励电子装置来改变半导体本体的典型的特征。例如可能的是，在照明前灯的情况下通过相应的接入或断开半导体本体的各个部分区域来改变光强度。

图3示出了一个相应的实施形式的横截面图。在该实施形式中，同样在背侧设置有全部接触元件。半导体层序列320又包含n掺杂的第一层321，与该第一层相邻地施加有p掺杂的层323。在界面上如所示地形成pn结322。

例如可以使用InGaN/GaN作为层序列的材料系，其发射谱在可见的蓝色光的范围中。通过所设置的、施加的结构化部325，改进了光电子半导体本体的发射特征。此外，还可以设置转换装置并且施加到结构化部325的表面上。由此，将所发射的蓝色光的一部分转换成其他波长的光，由此可以实现产生白色光。

在半导体层序列320的第二层323的背离结构化部325的侧上设置有导电的、反射的连接层330。该连接层同时也用作横向电流扩展层以耦合输入载流子。层330通过多个引线元件350接触，引线元件借助穿通部251连接到设置在背侧的接触部390。

此外，设置有穿通部346，其填充以导电材料361。穿通部从半导体本体的背侧穿过所有层延伸直至半导体层序列320的层321。其侧壁基本上几乎完全用绝缘材料364包围，以便避免例如与连接层330的短路。此外，接触部361与在光电子半导体本体的背侧上的背侧接触部391以及导电材料层350′连接。材料层350′接触半导体本体的左边的部分区域的连接层330′。该左边的部分区域与右边的部分区域通过绝缘沟342完全电分离。沟342填充以绝缘材料，该绝缘材料也填满在各个穿通部350′和350之间的间隙。绝缘材料同时可以用作对替代支承体380的支承衬底。

导电层350′与层330′一起形成光电子半导体本体的左边部分区域的第一连接层并且接触半导体层序列320的层323。相应地，在半导体本体的左边部分区域中也构建沟361′，其侧壁346a设置有绝缘材料。沟361′的材料接触位于背侧的表面上的接触部390′。

在外部，在背侧上的接触部390′以及391与开关S1耦合，该开关通向第一端子A1。接触部390与第二端子A2耦合。在该装置的工作中，现在与开关状态S1有关地仅仅为光电子器件的右边的部分或者光电子器件的两个部分供给电流。在所示的开关状态中，在半导体装置的工作中，电流通过接触部390和馈电装置350流入半导体本体的右边区域的半导体层序列中。在那里的pn结中载流子复合并且发射光。在工作期间，在所示的开关状态中，半导体本体的左边的部分区域被关断。

现在如果端子A1与接触部390′通过开关S1耦合，则电路通过在半导体本体的右边部分区域中的沟361′流入在半导体本体的左边部分区域中的层350′和330′构成的第一连接层中。由此，两个半导体层序列和包含于其中的pn结串联连接。

与各个连接层及其在相应的部分区域中的接触的构型有关地可以实现光电子半导体本体的各个部分区域的外部并联或者串联连接。

图5A和5B以示意性俯视图示出了在制造过程期间对于将光电子半导体本体划分成不同的部分区域的不同的变形方案。此外，示出了穿通部505和由此所露出的有源层506的材料的不同形式。在相应的半导体本体的边缘区域中还存在接触元件507，其稍后形成接触板561的一部分。穿通部505在该扩展方案中沟状地实施并且穿透绝缘层541以及半导体层序列的第二层和有源区。此外，半导体本体通过沟542划分成总共三个部分区域，其中中间的部分区域具有明显更小的伸展。通过对连接层的相应布线以及在外部的外部连接，可以通过所示的区域实现串联连接和并联连接的任意形式。

在根据图5B的实施形式中，穿通部505以规则地布置的圆的形式构建。它们穿透绝缘层504和其下的半导体层序列541的第二层和有源区。在该实施例中，也设置有沟542，其将光电子半导体本体分裂成大小不同的部分区域。在该实施例中，布线设计为使得两个部分区域1和2之一分别针对自身被供给工作所需的能量或者以串联连接的形式与部分区域3连接。该布线在此可以根据所希望的应用情况串联地或者并联地进行。

所提出的本发明，即通过绝缘地划分成不同的部分区域来分裂半导体本体并且接着借助合适地制造连接层将这些部分区域以串联连接或并联连接的形式布线，并不局限于在此所示的实施例。更确切地说，本发明包括任意可能的布线的组合并且在此尤其是包括不同的连接层的构型。通过在制造半导体层序列之后相应地结构化并且产生连接层可以产生半导体本体的任意布线。

各个半导体本体的制造和稍后的成不同部分区域的划分能够在同时提高光效率的情况下通过几何上相近的构型来实现成本低廉的制造。通过使用带有多个pn结的LED结构(所谓连续的LED(gesteppte LEDs))可以实现串联连接和并联连接的灵巧组合。尤其是，可以在外延层中进行布线，其中还可以使用导电的支承材料。

Claims (15)

1.一种光电子半导体本体，包括：

-基本上平面的半导体层序列，其具有第一主侧和第二主侧，该半导体层序列具有适于产生电磁辐射的有源层，

-其中第一主侧设计用于发射电磁辐射；

-至少将半导体层序列的有源层分开的沟，用于将半导体层序列的有源层划分成电绝缘的至少两个有源部分层；

-分别设置在第二主侧上的第一连接层和第二连接层，用于接触有源部分层，其中分别接触所述至少两个有源部分层的第一连接层和第二连接层彼此导电地耦合，使得所述至少两个有源部分层形成串联连接。

2.根据权利要求1所述的光电子半导体本体，其中用于接触所述至少两个有源部分层的第一有源部分层的第一连接层与用于接触所述至少两个有源部分层的第二有源部分层的第二连接层导电连接。

3.根据上述权利要求1至2之一所述的光电子半导体本体，其中第一连接层和第二连接层以及分离层横向交叠。

4.根据上述权利要求1至3之一所述的光电子半导体本体，其中第一电连接层和/或第二电连接层将由所述至少两个有源部分层之一朝着第二主侧方向发射的电磁辐射的部分朝着第一主侧的方向反射。

5.根据上述权利要求1至4之一所述的光电子半导体本体，其中在半导体层序列和第一电连接层和/或第二电连接层之间至少局部地设置有半导电的或者电绝缘的镜层。

6.根据权利要求5所述的光电子半导体本体，其中半导电的或者电绝缘的镜层具有多个开口，并且第一电连接层和/或第二电连接层通过开口延伸至半导体层序列。

7.根据权利要求5或6所述的光电子半导体本体，其中半导电的或者电绝缘的镜层覆盖半导体层序列的第二主侧的50％或更大。

8.根据上述权利要求1至7之一所述的光电子半导体本体，其中半导体层序列具有与第二主侧相邻的电流扩展层，尤其是导电氧化物。

9.根据上述权利要求1至8之一所述的光电子半导体本体，其中用于接触层序列的部分层的第一连接层和第二连接层分别具有接触区域，该接触区域适于从第二主侧电接触半导体本体。

10.根据上述权利要求1至9之一所述的光电子半导体本体，其中第一连接层和第二连接层分别包括部分元件，该部分元件形成设置在半导体本体外部的引线并且与在半导体本体的表面上的接触部连接。

11.一种用于制造光电子半导体本体的方法，包括：

-在生长衬底上外延地生长半导体层序列，其中半导体层序列具有适于产生电磁辐射的有源层并且设计用于从第一主侧发射电磁辐射；

-至少在半导体层序列的有源层中构建电绝缘的沟，用于划分成至少两个有源部分层；

-将第一电连接层施加在半导体层序列的背离第一主侧的侧上，用于接触有源层；

-在半导体层序列的背离第一主侧的侧上构建分离层；以及

-将第二电连接层施加到半导体层序列的背离第一主侧的侧上，

其中

-第一电连接层、分离层和第二电连接层至少部分横向交叠地构建，并且

-连接层与至少两个有源部分层在形成串联连接的情况下接触。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

-在有源层中构建穿通部；

-在穿通部中构建第二电连接层的部分区域，其中第二电连接层借助分离层与第一电连接层电绝缘。

13.根据权利要求11至12之一所述的方法，其中第一电连接层反射性地构建。

14.根据权利要求11至13之一所述的方法，其中在分离层中添加穿通部，该穿通部将接触第一有源部分层的第一连接层与第二连接层导电连接，其中该第二连接层接触第二有源部分层。

15.根据权利要求11至14之一所述的方法，还包括：

-在背离第一主侧的侧上构建第一接触板，该第一接触板接触第一连接层地电接触第一有源部分层；以及

-在背离第一主侧的侧上构建第二接触板，该第二接触板接触第二连接层地电接触第二有源部分层。

Images