EP0891639A1 - Semiconductor integrated circuit - Google Patents

Semiconductor integrated circuit

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EP0891639A1
EP0891639A1 EP97919273A EP97919273A EP0891639A1 EP 0891639 A1 EP0891639 A1 EP 0891639A1 EP 97919273 A EP97919273 A EP 97919273A EP 97919273 A EP97919273 A EP 97919273A EP 0891639 A1 EP0891639 A1 EP 0891639A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
semiconductor
component
junction
carrier
region
Prior art date
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Ceased
Application number
EP97919273A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Werner Kuhlmann
Norbert Stath
Hans-Ludwig Althaus
Werner Späth
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Infineon Technologies AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0891639A1 publication Critical patent/EP0891639A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials
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    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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    • H01L2224/48464—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area also being a ball bond, i.e. ball-to-ball

Definitions

  • Designation of the invention Integrated semiconductor circuit
  • the invention relates to an integrated semiconductor circuit having a component formed on a semiconductor substrate, which has an active pn junction formed between a first semiconductor region of a first conductivity type and a second semiconductor region of a second conductivity type, and with an the protective circuit associated with the component for discharging overvoltages or electrostatic charges.
  • Integrated semiconductor circuits in particular fast optoelectronic transmission components such as semiconductor laser circuits or infrared light-emitting diodes, are sensitive to electrostatic charges (ESD-Electrostatic Discharge) or voltage peaks in the reverse direction of the pn-junction of the transmission component, which can lead to damage or destruction of the component.
  • ESD-Electrostatic Discharge electrostatic charges
  • the known integrated semiconductor circuit has protective circuits designed on the semiconductor substrate of the component for dissipating overvoltages, in particular in the form of protective diodes which, for example, between a connection point of the active pn junction of the component and with ground are connected.
  • the protective circuit is arranged in the immediate vicinity of the component to be protected against overvoltages, on the same semiconductor substrate as the component.
  • the invention has for its object to provide an integrated semiconductor circuit with an active component and a protective circuit associated with the component for dissipating overvoltages, in which the protective circuit is designed and can be integrated with the active component such that at the same time, the requirements for the best possible dissipation of the heat generated during operation of the component can be met.
  • the protective circuit associated with the component for discharging overvoltages or electrostatic charges has a protective pn junction formed on a semiconductor carrier with a first semiconductor carrier region of the first conductivity type arranged in the semiconductor carrier and a second semiconductor carrier region. region of the second conductivity type, and the second semiconductor carrier region of the second conductivity type is electrically coupled to the first semiconductor region of the first conductivity type formed in the semiconductor substrate.
  • the invention is based on the knowledge that the protective circuit associated with the active component in the form of an electrical t ri ⁇ ch ⁇ perrenden, however, to heat highly conductive p-n junction formed on a separate semiconductor substrate.
  • the protective circuit can be produced in a very simple manner and integrated into the semiconductor carrier, which at the same time is provided anyway for better heat dissipation due to the power generated during operation of the component. Since the pn junction of the protective circuit blocks electrically during operation of the component, electrical connections are made
  • Insulation from the active component requires no oxide or nitride insulation, which generally has a high thermal resistance.
  • the active pn junction of the component formed in the semiconductor substrate and the protective pn junction of the protective circuit formed on the semiconductor carrier are connected antiparallel to one another.
  • the component formed on the semiconductor substrate represents an independently and separately manufactured semiconductor chip which is mounted on the semiconductor carrier and supported by the latter. It is furthermore advantageously provided that the material of the semiconductor carrier has a high thermal conductivity and that the semiconductor substrate of the component is thermally coupled to the semiconductor carrier with the active pn junction. Even with relatively small-area components, good thermal coupling to the semiconductor carrier ensures that the heat generated during operation of the component is dissipated favorably, the semiconductor carrier having a correspondingly large effective area with respect to the component for heat dissipation.
  • an electrically and thermally conductive thin metal layer is provided between the semiconductor substrate of the device.
  • the semiconductor substrate of the component can advantageously be attached to the thin metal layer of the semiconductor carrier by means of an electrically conductive adhesive
  • the component formed on the semiconductor substrate with the active pn junction is an optoelectronic transmission component, and during operation of the transmission component the active pn junction in the direction of flow and the protection formed on the semiconductor carrier -pn transition is polarized.
  • the protection-pn transition of the protection circuit formed on the semiconductor carrier automatically prevents a high reverse voltage on the active transmission component, if both the p-region and the n-region of the protection diode formed on the semiconductor carrier are antiparallel with the p- and n regions of the active pn junction of the transmission component are electrically connected.
  • the first semiconductor region of the first conductivity type is provided with an electrically conductive component contact which, via a bonding wire, has a contact wire on the surface of the second semiconductor carrier region of the second conductivity type arranged contact surface is electrically connected.
  • the sensitivity of the protective circuit to overvoltages or electrostatic charges is set by suitable doping of the first and second semiconductor carrier regions for the determination of the capacitance value of the protective circuit.
  • the capacitance of the protective diode can thus be set as desired within wide limits become.
  • the capacitance is advantageously chosen so that there is no impairment of the frequency response of the active component, but at the same time the sensitivity to overvoltages or electrostatic charges is sufficiently high.
  • the optoelectronic transmitter component 3 represents a separately manufactured semiconductor laser or infrared-emitting transmitter diode chip, with z.
  • a protective circuit 8 is provided in the form of a protective diode which is assigned to the component 3 and which, in accordance with the invention, has a protective pn junction 9 formed on the semiconductor carrier 7 with an in has the first semiconductor carrier region 10 of the p-conductivity type and a second semiconductor carrier region 11 of the n-conductivity type.
  • the n-region 11 of the protective diode 8 is electrically connected to a metallic contact surface 13 arranged on the surface 12 of the semiconductor carrier 7, which is connected via a bond wire 14 to an electrically conductive component contact 15 on the surface of the p -Bereiche ⁇ 4 is electrically connected.
  • the p range 10 of the semiconductor carrier 7 is in electrical contact with the n-region 5 of the transmission component 3 via an electrically and thermally conductive thin metal layer 16.
  • the active pn junction 6 of the component 3 and the protective pn junction 9 are the on the semiconductor carrier 7 formed protective circuit 8 connected antiparallel to each other.
  • the reference number 17 denotes thin electrically insulating layers.

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Abstract

The invention concerns a semiconductor integrated circuit with a component (3) which is formed on a semiconductor substrate (2) and comprises an active PN junction (6) formed between a first semiconductor region (4) with a first type of conductivity and a second semiconductor region (5) with a second type of conductivity. The semiconductor integrated circuit also comprises a protective circuit (8) which is associated with the component (3) for discharging overvoltages and electrostatic charges. The protective circuit (8) associated with the component (3) comprises a protective PN junction (9) which is formed on a semiconductor carrier (7) and has a first semiconductor carrier region (10), which is disposed in the semiconductor carrier (7) and has the first type of conductivity, and a second semiconductor carrier region (11) having the second type of conductivity. The second semiconductor carrier region (11) with the second type of conductivity is electrically coupled to the first semiconductor region (4) with the first type of conductivity formed in the semiconductor substrate (2).

Description

Beschreibungdescription
Bezeichnung der Erfindung: Integrierte HalbleiterschaltungDesignation of the invention: Integrated semiconductor circuit
Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Halbleiter- εchaltung mit einem auf einem Halbleitersubstrat ausgebilde¬ ten Bauelement, welches einen zwischen einem ersten Halblei¬ terbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps und einem zweiten Halbleiterbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps ausgebil- deten aktiven pn-Übergang besitzt, und mit einer dem Bauele¬ ment zugeordneten Schutzschaltung zur Ableitung von Überspan¬ nungen bzw. elektrostatischen Aufladungen.The invention relates to an integrated semiconductor circuit having a component formed on a semiconductor substrate, which has an active pn junction formed between a first semiconductor region of a first conductivity type and a second semiconductor region of a second conductivity type, and with an the protective circuit associated with the component for discharging overvoltages or electrostatic charges.
Integrierte Halbleiterschaltungen, insbesondere schnelle op- toelektronische Sendebauelemente wie Halbleiterlaserschaltun¬ gen oder infrarotlichtemittierende Dioden sind gegenüber elektrostatischen Aufladungen (ESD-Electrostatic Discharge) oder Spannungsspitzen in Sperrichtung des pn-Übergangeε des Sendebauelementes empfindlich, was zu einer Schädigung oder Zerstörung des Bauelementes führen kann. Die bekannte inte¬ grierte Halbleiterschaltung besitzt zur Vermeidung von ESD- Schäden auf dem Halbleitersubstrat des Bauelementes ausgebil¬ dete Schutzschaltungen zur Ableitung von Überspannungen ins¬ besondere in der Form von Schutzdioden, welche beispielsweise zwischen einer Anschlußstelle des aktiven pn-Überganges des Bauelementes und mit Masse verbunden sind. Die Schutzschal¬ tung ist in unmittelbarer Nähe des gegen Überspannungen zu schützenden Bauelementes angeordnet, und zwar auf demselben Halbleitersubstrat wie das Bauelement. Insbesondere bei opto- elektronischen Sendebauelementen mit einem Halbleitersubstrat aus einer III-V-Verbindung wie beispielsweise Galliumarsenid, Indiumphoεphid und dergleichen kann die Fertigung der Schutz- schaltung auf demselben Substrat zu Schwierigkeiten führen. Zum einen kann aus Layout-Gründen der für die Ausbildung der Schutzschaltung zur Verfügung stehende Platz auf dem Halblei¬ tersubstrat eingeschränkt sein. Des weiteren erfordern insbe¬ sondere optoelektronische Sendebauelemente aufgrund der in der Regel honen Sendeleistung Maßnahmen, um eine gute Wärme¬ abfuhr im Betrieb des Sendebauelementes sicherzustellen. Un- günεtigerweise besitzen Halbleitermaterialien auε einer III- V-Verbmdung gegenüber Silizium eine weitaus schlechtere War- meleitfähigkeit , so daß m vielen Fällen bei solchen Sende- bauelementer. ein thermisch mit dem Sendebauelementchip gekop¬ pelter Träger aus einem Material mit geringem Wärmewiderεtarid und gegenüDei der Chipflache des Sendebauelementes großer Fläche zum Einsatz kommt, um eine gute Wärmeableitung zu ge- währleisten .Integrated semiconductor circuits, in particular fast optoelectronic transmission components such as semiconductor laser circuits or infrared light-emitting diodes, are sensitive to electrostatic charges (ESD-Electrostatic Discharge) or voltage peaks in the reverse direction of the pn-junction of the transmission component, which can lead to damage or destruction of the component. In order to avoid ESD damage, the known integrated semiconductor circuit has protective circuits designed on the semiconductor substrate of the component for dissipating overvoltages, in particular in the form of protective diodes which, for example, between a connection point of the active pn junction of the component and with ground are connected. The protective circuit is arranged in the immediate vicinity of the component to be protected against overvoltages, on the same semiconductor substrate as the component. In particular in the case of optoelectronic transmission components with a semiconductor substrate made of a III-V compound, such as, for example, gallium arsenide, indium phosphide and the like, the production of the protective circuit on the same substrate can lead to difficulties. On the one hand, for layout reasons, the space available on the semiconductor substrate for the formation of the protective circuit can be restricted. Furthermore, in particular, optoelectronic transmission components require due to the in As a rule, transmission power honors measures to ensure good heat dissipation during operation of the transmission component. Unfortunately, semiconductor materials with a III-V connection have a much poorer thermal conductivity than silicon, so that in many cases with such transmitters. a carrier made of a material with low heat resistance and thermally coupled to the transmission component chip and having a large area against the chip surface of the transmission component is used to ensure good heat dissipation.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte Halbleiterεchaltung mit einem aktiven Bauelement und einer dem Bauelement zugeordneten Schutzschaltung zur Ableitung von Überspannungen zur Verfügung zu stellen, bei der die Schutz- Schaltung derart ausgebildet ist und mit dem aktiven Bauele¬ ment integriert werden kann, daß gleichzeitig den Anforderun¬ gen an eine möglichst gute Ableitung der im Betrieb des Bau¬ elementes entstehenden Wärme entsprochen werden kann.The invention has for its object to provide an integrated semiconductor circuit with an active component and a protective circuit associated with the component for dissipating overvoltages, in which the protective circuit is designed and can be integrated with the active component such that at the same time, the requirements for the best possible dissipation of the heat generated during operation of the component can be met.
Diese Aufgabe wird durch die integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 gelöst .This object is achieved by the integrated semiconductor circuit according to claim 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die dem Bauelement zuge- ordnete Schutzschaltung zur Ableitung von Überspannungen bzw. elektrostatischen Aufladungen einen auf einem Halbleiterträ¬ ger ausgebildeten Schutz-pn-Übergang mit einem in dem Halb- leitertrager angeordneten ersten Halbleiterträgerbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp und einem zweiten Halbleiterträger- bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, und der zweite Halbleiterträgerbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp mit dem m dem Halbleitersubεtrat ausgebildeten ersten Halb- leiterbereich des erεten Leitfähigkeitstyps elektrisch gekop¬ pelt ist .According to the invention, the protective circuit associated with the component for discharging overvoltages or electrostatic charges has a protective pn junction formed on a semiconductor carrier with a first semiconductor carrier region of the first conductivity type arranged in the semiconductor carrier and a second semiconductor carrier region. region of the second conductivity type, and the second semiconductor carrier region of the second conductivity type is electrically coupled to the first semiconductor region of the first conductivity type formed in the semiconductor substrate.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, die dem aktiven Bau¬ element zugeordnete Schutzschaltung in der Form eines elek- triεch εperrenden, jedoch gegenüber Wärme sehr gut leitenden pn-Übergang auf einem separaten Halbleiterträger auszubilden. Durch die Verwendung eines Halbleiterträgers aus einem Halbleitermaterial mit vorzugsweise Silizium kann die Schutzschaltung auf sehr einfache Weise hergestellt und in dem Halbleiterträger integriert werden, der gleichzeitig für eine bessere Wärmeabfuhr aufgrund der im Betrieb des Bauelementeε entstehenden Leistung ohnehin vorgesehen ist. Da der pn-Übergang der Schutzschaltung im Betrieb des Bauelementes elektrisch sperrt, sind zur elektrischenThe invention is based on the knowledge that the protective circuit associated with the active component in the form of an electrical t riεch εperrenden, however, to heat highly conductive p-n junction formed on a separate semiconductor substrate. By using a semiconductor carrier made of a semiconductor material with preferably silicon, the protective circuit can be produced in a very simple manner and integrated into the semiconductor carrier, which at the same time is provided anyway for better heat dissipation due to the power generated during operation of the component. Since the pn junction of the protective circuit blocks electrically during operation of the component, electrical connections are made
Isolierung gegenüber dem aktiven Bauelement keine Oxid- oder Nitrid-Isolierungen erforderlich, welche in der Regel einen hohen Wärmewiderstand aufweisen.Insulation from the active component requires no oxide or nitride insulation, which generally has a high thermal resistance.
Dem Prinzip der Erfindung folgend ist hierbei vorgesehen, daß der aktive pn-Übergang des in dem Halbleitersubstrat ausge¬ bildeten Bauelements und der Schutz-pn-Übergang der auf dem Halbleiterträger ausgebildeten Schutzschaltung antiparallel zueinander geschaltet sind.According to the principle of the invention, it is provided here that the active pn junction of the component formed in the semiconductor substrate and the protective pn junction of the protective circuit formed on the semiconductor carrier are connected antiparallel to one another.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, daß das auf dem Halbleiter¬ substrat ausgebildete Bauelement einen eigenständig und sepa¬ rat gefertigten Halbleiterchip darstellt, welcher auf dem Halbleiterträger montiert und von diesem abgestützt ist . Von Vorteil ist weiterhin vorgesehen, daß das Material des Halb¬ leiterträgers eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, und das Halbleitersubstrat des Bauelementes mit dem aktiven pn-Über¬ gang thermisch an den Halbleiterträger gekoppelt ist . Auch bei relativ geringflächigen Bauelementen kann durch eine gute thermische Ankopplung an den Halbleiterträger eine günstige Ableitung der im Betrieb des Bauelementes entstehenden Wärme gewährleistet werden, wobei der Halbleiterträger eine ent¬ sprechend große wirksame Fläche gegenüber dem Bauelement zur Wärmeableitung besitzt.It can advantageously be provided that the component formed on the semiconductor substrate represents an independently and separately manufactured semiconductor chip which is mounted on the semiconductor carrier and supported by the latter. It is furthermore advantageously provided that the material of the semiconductor carrier has a high thermal conductivity and that the semiconductor substrate of the component is thermally coupled to the semiconductor carrier with the active pn junction. Even with relatively small-area components, good thermal coupling to the semiconductor carrier ensures that the heat generated during operation of the component is dissipated favorably, the semiconductor carrier having a correspondingly large effective area with respect to the component for heat dissipation.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß zwischen dem Halbleitersubstrat des Bau- elementes mit dem aktiven pn-Ubergang und dem Halbleitertra- ger eine elektrisch und thermisch leitende dünne Metall- Schicht vorgesehen ist Von Vorteil kann das Halbleiter- substrat des Bauelementes vermittels eines elektrisch leiten- den Klebemittels auf der dünnen Metallschicht des Halbleiter- tragers befestigt seinIn a preferred embodiment of the invention it can further be provided that between the semiconductor substrate of the device an electrically and thermally conductive thin metal layer is provided with the active pn junction and the semiconductor carrier. The semiconductor substrate of the component can advantageously be attached to the thin metal layer of the semiconductor carrier by means of an electrically conductive adhesive
Bei einer bevorzugten Anwendung der Erfindung ist vorgesehen, daß das auf dem Halbleitersubstrat ausgebildete Bauelement mit dem aktiven pn-Übergang ein optoelektronisches Sendebau¬ element darstellt, und im Betrieb des Sendebauelementes der aktive pn-Ubergang in Flußrichtung und der auf dem Halblei- tertrager ausgebildete Schutz-pn-Ubergang in Spemchtung ge¬ polt ist. Der Schutz-pn-Übergang der auf dem Halbleitertrager ausgebildeten Schutzschaltung verhindert automatisch eine hohe Sperrspannung an dem aktiven Sendebauelement, wenn so¬ wohl der p-Bereich, als auch der n-Bereich der auf dem Halb¬ leitertrager ausgebildeten Schutzdiode antiparallel mit den p- und n-Bereichen des aktiven pn-Überganges des Sendebauele- mentes elektrisch verbunden sind.In a preferred application of the invention, it is provided that the component formed on the semiconductor substrate with the active pn junction is an optoelectronic transmission component, and during operation of the transmission component the active pn junction in the direction of flow and the protection formed on the semiconductor carrier -pn transition is polarized. The protection-pn transition of the protection circuit formed on the semiconductor carrier automatically prevents a high reverse voltage on the active transmission component, if both the p-region and the n-region of the protection diode formed on the semiconductor carrier are antiparallel with the p- and n regions of the active pn junction of the transmission component are electrically connected.
Bei einer besonders einfach herzustellenden Ausfuhrung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der erste Halbleiterbe- reich des ersten Leitfahigkeitstyps mit einer elektrisch lei- tenden Bauelementkontaktlerung versehen ist, welche über ei¬ nen Bonddraht mit einer auf der Oberfläche des zweiten Halb- leiterträgerbereiches vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeord¬ neten Kontaktflache elektrisch verbunden ist.In an embodiment of the invention that is particularly simple to manufacture, it can be provided that the first semiconductor region of the first conductivity type is provided with an electrically conductive component contact which, via a bonding wire, has a contact wire on the surface of the second semiconductor carrier region of the second conductivity type arranged contact surface is electrically connected.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht in vorteilhafterThe arrangement according to the invention advantageously enables
Weise, daß die Empfindlichkeit der Schutzschaltung gegenüber Überspannungen bzw elektrostatischen Aufladungen durch ge¬ eignete Dotierung der ersten und zweiten Halbleitertragerbe- reiche für die Festlegung des Kapazitatswertes der Schutz- schaltung eingestellt ist. Bei geeigneter Wahl des Substrat- materialε für den Halbleitertrager kann somit die Kapazität der Schutzdiode innerhalb weiter Grenzen beliebig eingestellt werden. Vorteilhaft wird die Kapazität dabei so gewählt, daß gerade keine Beeinträchtigung des Frequenzganges des aktiven Bauelementes stattfindet, gleichzeitig jedoch die Empfindlichkeit gegenüber Überspannungen bzw. elektrostatischen Aufladungen hinreichend groß ist.In such a way that the sensitivity of the protective circuit to overvoltages or electrostatic charges is set by suitable doping of the first and second semiconductor carrier regions for the determination of the capacitance value of the protective circuit. With a suitable choice of the substrate material for the semiconductor carrier, the capacitance of the protective diode can thus be set as desired within wide limits become. The capacitance is advantageously chosen so that there is no impairment of the frequency response of the active component, but at the same time the sensitivity to overvoltages or electrostatic charges is sufficiently high.
Weitere Merkmale, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand einer Figur.Further features, advantages and expediencies of the invention result from the description of an embodiment with reference to a figure.
Diese zeigt eine integrierte Halbleiterschaltung 1 mit einem auf einem Halbleitersubstrat 2 ausgebildeten optoelektroni¬ schen Sendebauelement 3, welches einen zwischen einem ersten Halbleiterbereich 4 eines p-Leitfähigkeitstyps und einem zweiten Halbleiterbereich 5 eines n-Leitfähigkeitstyps ausge¬ bildeten aktiven pn-Übergang 6 besitzt. Das optoelektronische Sendebauelement 3 stellt einen separat gefertigten Halblei¬ terlaser- oder infrarotemittierenden Sendediodenchip dar, mit z. B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid als Grundmaterial des Halbleitersubstrates 2. Zur Abführung der im Betrieb des Sendebauelementes 3 entstehenden Wärme ist dieses auf einem großflächigen Halbleiterträger 7 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere Silizium, thermisch angekop¬ pelt. Als Schutz gegen elektrostatische Aufladungen oder Spannungsspitzen des aktiven Sendebauelementes 3 in Sperrich- tung ist eine dem Bauelement 3 zugeordnete Schutzschaltung 8 in Form einer Schutzdiode vorgesehen, die in erfindungsgemä¬ ßer Weise einen auf dem Halbleiterträger 7 ausgebildeten Schutz-pn-Übergang 9 mit einem in dem Halbleiterträger ange- ordneten ersten Halbleiterträgerbereich 10 vom p-Leitfähig- keitεtyp und einem zweiten Halbleiterträgerbereich 11 vom n- Leitfähigkeitstyp aufweist. Der n-Bereich 11 der Schutzdiode 8 ist elektrisch mit einer auf der Oberfläche 12 des Halblei¬ terträgers 7 angeordneten metallischen Kontaktfläche 13 elek- trisch verbunden, die über einen Bonddraht 14 mit einer elek¬ trisch leitenden Bauelementkontaktierung 15 auf der Oberflä¬ che des p-Bereicheε 4 elektrisch verbunden ist. Der p-Bereich 10 des Halbleiterträgers 7 befindet εich über eine elektrisch und thermiεch leitende dünne Metallεchicht 16 in elektrischem Kontakt mit dem n-Bereich 5 deε Sendebauelementeε 3. Auf dieεe Weise sind der aktive pn-Übergang 6 des Bauelements 3 und der Schutz-pn-Übergang 9 der auf dem Halbleiterträger 7 ausgebildeten Schutzschaltung 8 antiparallel zueinander geschaltet. Die Bezugsziffer 17 bezeichnet dünne elektrisch isolierende Schichten. Im Betrieb des Sendebauelementes 3 ist der aktive pn-Übergang 6 in Flußrichtung und der auf dem Halbleiterträger 7 ausgebildete Schutz-pn-Übergang 9 inThis shows an integrated semiconductor circuit 1 with an optoelectronic transmission component 3 formed on a semiconductor substrate 2, which has an active pn junction 6 formed between a first semiconductor region 4 of a p-conductivity type and a second semiconductor region 5 of an n-conductivity type. The optoelectronic transmitter component 3 represents a separately manufactured semiconductor laser or infrared-emitting transmitter diode chip, with z. B. gallium arsenide or indium phosphide as the base material of the semiconductor substrate 2. To dissipate the heat generated during operation of the transmission component 3, this is thermally coupled on a large-area semiconductor carrier 7 made of a material with high thermal conductivity, in particular silicon. To protect against electrostatic charges or voltage peaks of the active transmission component 3 in the blocking direction, a protective circuit 8 is provided in the form of a protective diode which is assigned to the component 3 and which, in accordance with the invention, has a protective pn junction 9 formed on the semiconductor carrier 7 with an in has the first semiconductor carrier region 10 of the p-conductivity type and a second semiconductor carrier region 11 of the n-conductivity type. The n-region 11 of the protective diode 8 is electrically connected to a metallic contact surface 13 arranged on the surface 12 of the semiconductor carrier 7, which is connected via a bond wire 14 to an electrically conductive component contact 15 on the surface of the p -Bereicheε 4 is electrically connected. The p range 10 of the semiconductor carrier 7 is in electrical contact with the n-region 5 of the transmission component 3 via an electrically and thermally conductive thin metal layer 16. In this way, the active pn junction 6 of the component 3 and the protective pn junction 9 are the on the semiconductor carrier 7 formed protective circuit 8 connected antiparallel to each other. The reference number 17 denotes thin electrically insulating layers. When the transmission component 3 is in operation, the active pn junction 6 is in the flow direction and the protective pn junction 9 formed in the semiconductor carrier 7 is in
Sperrichtung gepolt. Spannungsspitzen in Sperrichtung des Sendebauelementes 3, beispielsweise aufgrund einer elektromagnetischen Entladung, werden somit wirksam durch den dann leitenden Schutz-pn-Übergang 9 in dem Halbleiterträger 7 kurzgeschlossen, so daß eine Schädigung oder Zerstörung des Bauelementes 3 aufgrund von elektrostatischen Aufladungen oder Überspannungen wirksam vermieden werden kann. Hierbei bietet die aufgrund des Schutz-pn-Überganges 9 ausgebildete zusätzliche Kapazität deε Halbleiterträgers 7 auch in Flußrichtung des aktiven Sendebauelementeε 3 einen gewissen Schutz vor elektrostatischer Schädigung. Reversed polarity. Voltage peaks in the reverse direction of the transmission component 3, for example due to an electromagnetic discharge, are thus effectively short-circuited by the then protective pn junction 9 in the semiconductor carrier 7, so that damage or destruction of the component 3 due to electrostatic charges or overvoltages is effectively avoided can. Here, the additional capacitance of the semiconductor carrier 7, which is formed on the basis of the protection-pn junction 9, also offers a certain protection against electrostatic damage in the flow direction of the active transmission component 3.
BezugszeichenlisteReference list
1 integrierte Halbleiterschaltung1 integrated semiconductor circuit
2 Halbleitersubstrat2 semiconductor substrate
3 optoelektronischeε Sendebauelement3 optoelectronic transmission component
4 erεter Halbleiterbereich4 first semiconductor region
5 zweiter Halbleiterbereich 6 aktiver pn-Übergang5 second semiconductor region 6 active pn junction
7 Halbleiterträger7 semiconductor carriers
8 Schutzschaltung8 protection circuit
9 Schutz-pn-Übergang9 protection pn junction
10 erster Halbleiterträgerbereich 11 zweiter Halbleiterträgerbereich10 first semiconductor carrier region 11 second semiconductor carrier region
12 Oberfläche12 surface
13 metallische Kontaktfläche13 metallic contact surface
14 Bonddraht14 bond wire
15 Bauelementkontaktierung 16 Metallschicht15 component contact 16 metal layer
17 elektrisch isolierende Schichten 17 electrically insulating layers

Claims

Patentansprüche claims
1. Integrierte Halbleiterschaltung mit einem auf einem Halb- leiterεubεtrat (2) auεgebildeten Bauelement (3) , welcheε ei- nen zwiεchen einem ersten Halbleiterbereich (4) eines ersten Leitfähigkeitstypε und einem zweiten Halbleiterbereich (5) eines zweiten Leitfähigkeitstyps ausgebildeten aktiven pn- Übergang (6) besitzt, und mit einer dem Bauelement (3) zuge¬ ordneten Schutzschaltung (8) zur Ableitung von Überspannungen bzw. elektrostatischen Aufladungen, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bauelement (3) zugeordnete Schutzschaltung (8) zur Ableitung von Überspannungen bzw. elektrostatiεchen Aufladun¬ gen einen auf einem Halbleiterträger (7) auεgebildeten Schutz-pn-Übergang (9) mit einem in dem Halbleiterträger (7) angeordneten ersten Halbleiterträgerbereich (10) vom ersten Leitfähigkeitstyp und einem zweiten Halbleiterträgerbereich (11) vom zweiten Leitfähigkeitεtyp aufweiεt, und der zweite Halbleiterträgerbereich (11) vom zweiten Leitfähigkeitεtyp mit dem in dem Halbleitersubstrat (2) ausgebildeten ersten Halbleiterbereich (4) des ersten Leitfähigkeitstyps elek¬ trisch gekoppelt ist.1. Integrated semiconductor circuit with a component (3) formed on a semiconductor substrate (2) which has an active pn junction formed between a first semiconductor region (4) of a first conductivity type and a second semiconductor region (5) of a second conductivity type ( 6), and with a component (3) assigned protection circuit (8) for discharging overvoltages or electrostatic charges, characterized in that the component (3) assigned protection circuit (8) for discharging overvoltages or electrostatic charges Charging a protective pn junction (9) formed on a semiconductor carrier (7) with a first semiconductor carrier region (10) of the first conductivity type and a second semiconductor carrier region (11) of the second conductivity type arranged in the semiconductor carrier (7), and the second semiconductor carrier region (11) of the second conductivity type with the in the semiconductor substrate (2) formed first semiconductor region (4) of the first conductivity type is electrically coupled.
2. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß der aktive pn-Übergang (6) des in dem Halbleiter¬ substrat (2) ausgebildeten Bauelements und der Schutz-pn- Übergang (9) der auf dem Halbleiterträger (7) ausgebildeten Schutzschaltung antiparallel zueinander geschaltet sind.2. The semiconductor circuit as claimed in claim 1, characterized in that the active pn junction (6) of the component formed in the semiconductor substrate (2) and the protective pn junction (9) of the device formed on the semiconductor carrier (7) Protection circuit are connected antiparallel to each other.
3. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das auf dem Halbleitersubstrat (2) ausge¬ bildete Bauelement (3) einen eigenständig und separat gefer¬ tigten Halbleiterchip darstellt, welcher auf dem Halbleiter¬ träger (7) montiert und von diesem abgestützt ist.3. A semiconductor circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the component (3) formed on the semiconductor substrate (2) forms an independently and separately manufactured semiconductor chip which is mounted on the semiconductor substrate (7) and is supported by this.
4. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Material des Halbleiterträgers (7) eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt, und das Halbleitersubstrat4. Semiconductor circuit according to claim 1 to 3, characterized gekenn¬ characterized in that the material of the semiconductor carrier (7) has high thermal conductivity, and the semiconductor substrate
(2) des Bauelementes (3) mit dem aktiven pn-Ubergang (6) thermisch a:. den Halbleitertrager (7) gekoppelt ist.(2) the component (3) with the active pn junction (6) thermally a :. the semiconductor carrier (7) is coupled.
5. Halbleiterschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß zwischen dem Halbleitersubεtrat (2) deε Bauelementes5. Semiconductor circuit according to claim 4, characterized in that between the semiconductor substrate (2) deε component
(3) mit der aktiven pn-Ubergang (6) und dem Halbleitertrager (7) eine elektrisch und thermisch leitende dünne Metall- εchicht (16 vorgesehen ist.(3) with the active pn junction (6) and the semiconductor carrier (7), an electrically and thermally conductive thin metal layer (16) is provided.
6. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, αaß die Materialien des Halbleitersubεtrates (2) und deε Halbleiterträgerε (7) unterεchiedlich εind.6. The semiconductor circuit as claimed in claim 1 to 5, characterized in that the materials of the semiconductor substrate (2) and the semiconductor substrate (7) are different.
7. Halbleiterschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß das Material des Halbleiterträgers (7) Silizium auf¬ weist, und das Material des Halbleitersubstrates (2) eine Ill-V-Vercindung, insbesondere Galliumarsenid oder Indiump- hoεphid aufweist7. The semiconductor circuit as claimed in claim 6, characterized in that the material of the semiconductor carrier (7) has silicon, and the material of the semiconductor substrate (2) has an III-V connection, in particular gallium arsenide or indium phosphide
8. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das auf dem Halbleitersubεtrat (2) auεgebildete Bauelement (3) mit dem aktiven pn-Übergang (6) ein optoelek- troniεcheε Sendebauelement (3) darstellt, und im Betrieb des Sendebauelementes (3) der aktive pn-Übergang (6) in Flußrich¬ tung und der auf dem Halbleiterträger (7) ausgebildete Schutz-pn-Ubergang (9) in Sperrichtung gepolt ist.8. Semiconductor circuit according to claim 1 to 7, characterized gekenn¬ characterized in that the on the semiconductor substrate (2) trained component (3) with the active pn junction (6) represents an optoelectronic transmission component (3), and in the operation of Transmitting component (3), the active pn junction (6) in the direction of flow and the protective pn junction (9) formed on the semiconductor carrier (7) is polarized in the reverse direction.
9. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn- zeichnet, daß der erεte Halbleiterbereich (4) deε erεten9. Semiconductor circuit according to claim 1 to 8, characterized in that the first semiconductor region (4) deε erεten
Leitfähigkeitstyps mit einer elektrisch leitenden Bauelement- kontaktierung (15) versehen ist, welche über einen Bonddraht (14) mit einer auf der Oberflache des zweiten Halbleiterträ- gerbereicheε (11) vom zweiten Leitfähigkeitstyp angeordneten Kontaktflache (13) elektrisch verbunden ist. Conductivity type is provided with an electrically conductive component contact (15), which is electrically connected via a bond wire (14) to a contact surface (13) arranged on the surface of the second semiconductor carrier region (11) of the second conductivity type.
10. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit der Schutzεchaltung (8) gegenüber Überεpannungen bzw. elektrostatischen Aufladungen durch geeignete Dotierung der ersten und zweiten Halbleiterträgerbereiche (10, 11) für die Festlegung deε Kapazitätswerteε der Schutzschaltung (8) eingestellt ist. 10. A semiconductor circuit according to claims 1 to 9, characterized in that the sensitivity of the protective circuit (8) to over-voltages or electrostatic charges is set by suitable doping of the first and second semiconductor carrier regions (10, 11) for the determination of the capacitance values of the protective circuit (8) is.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303467A (en) * 1997-04-28 1998-11-13 Rohm Co Ltd Multichip module
US6185240B1 (en) * 1998-01-30 2001-02-06 Motorola, Inc. Semiconductor laser having electro-static discharge protection
DE10357818B4 (en) * 2003-12-09 2009-10-08 Odelo Gmbh Method for producing light-emitting semiconductor diodes on a circuit board
WO2005056269A2 (en) * 2003-12-09 2005-06-23 G.L.I. Global Light Industries Gmbh Method for the production of light-emitting semiconductor diodes on a printed circuit board, and illumination units comprising an integrated circuit board
EP1587151A3 (en) * 2004-04-17 2011-09-28 LG Electronics, Inc. Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
JP4747516B2 (en) 2004-06-08 2011-08-17 富士ゼロックス株式会社 Vertical cavity surface emitting semiconductor laser device
KR100448351B1 (en) * 2004-06-10 2004-09-14 에피밸리 주식회사 Ⅲ-nitride semiconductor light emitting device
JP4697397B2 (en) * 2005-02-16 2011-06-08 サンケン電気株式会社 Composite semiconductor device
JP5055717B2 (en) * 2005-06-20 2012-10-24 富士ゼロックス株式会社 Surface emitting semiconductor laser
KR100697044B1 (en) * 2005-08-09 2007-03-20 (주)큐엠씨 Light emitting diode and method of fabricating the same
KR100646569B1 (en) * 2005-12-15 2006-11-15 엘지전자 주식회사 Light emitting device package and method for fabricating the same
JP4978014B2 (en) * 2006-01-30 2012-07-18 サンケン電気株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
US9195079B2 (en) 2012-01-01 2015-11-24 Acacia Communications, Inc. Three port transceiver
KR101916273B1 (en) 2012-05-30 2018-11-07 삼성전자주식회사 Semiconductor light emitting device and manufacturing method the same
JP7220156B2 (en) * 2017-12-15 2023-02-09 ローム株式会社 Submount and semiconductor laser device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59188181A (en) * 1984-03-23 1984-10-25 Hitachi Ltd Silicon submount
KR890002811B1 (en) * 1986-11-04 1989-07-31 삼성전자 주식회사 Laser diode
JPH04365382A (en) * 1991-06-13 1992-12-17 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting device and its driving method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9737390A1 *

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