光電半導(dǎo)體芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種具有半導(dǎo)體本體（2）的光電半導(dǎo)體芯片（1），所述半導(dǎo)體本體具有帶有設(shè)為用于產(chǎn)生電能的有源區(qū)域（20）的半導(dǎo)體層序列。有源區(qū)域（20）構(gòu)成在第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層（21）和不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層（22）之間。半導(dǎo)體本體（2）設(shè)置在載體本體（5）上。第一半導(dǎo)體層（21）設(shè)置在第二半導(dǎo)體層（22）的背離載體本體（5）的一側(cè)上。半導(dǎo)體本體（2）具有至少一個(gè)凹部（25），所述凹部從載體本體（5）延伸穿過(guò)第二半導(dǎo)體層（22）。至少局部地在載體本體（5）和半導(dǎo)體本體（2）之間設(shè)置有第一連接結(jié)構(gòu)（31），所述第一連接結(jié)構(gòu)在凹部（25）中與第一半導(dǎo)體層（21）導(dǎo)電地連接。
【專利說(shuō)明】光電半導(dǎo)體芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利申請(qǐng)涉及一種光電半導(dǎo)體芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]為了用于光電池的半導(dǎo)體芯片的有效運(yùn)行，必須盡可能有效地導(dǎo)出產(chǎn)生的載流子。尤其在具有1000倍或更強(qiáng)的匯聚的太陽(yáng)輻射的聚光式光電池中，待導(dǎo)出的電流密度能夠非常高并且例如位于30-50A/cm2的范圍中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一個(gè)目的是，提出一種具有有效的載流子運(yùn)輸和高效率的能量產(chǎn)生的半導(dǎo)體芯片。
[0004]所述目的通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的光電半導(dǎo)體芯片實(shí)現(xiàn)。其他的設(shè)計(jì)方案和適宜方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0005]在一個(gè)實(shí)施形式中，光電半導(dǎo)體芯片具有帶有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體。半導(dǎo)體層序列具有設(shè)為用于產(chǎn)生電能的有源區(qū)域，所述有源區(qū)域構(gòu)成在第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層和不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層之間。具有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體設(shè)置在載體本體上。第一半導(dǎo)體層設(shè)置在第二半導(dǎo)體層的背離載體本體的一側(cè)上。具有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體具有至少一個(gè)凹部，所述凹部從載體本體延伸穿過(guò)第二半導(dǎo)體層。至少局部地在載體本體和半導(dǎo)體本體之間設(shè)置有第一連接結(jié)構(gòu)，所述第一連接結(jié)構(gòu)在凹部中與第一半導(dǎo)體層電連接。
[0006]光電半導(dǎo)體芯片尤其理解為下述半導(dǎo)體芯片:在所述半導(dǎo)體芯片中，在用電磁輻射、尤其太陽(yáng)輻射輻照的情況下，在有源區(qū)域中通過(guò)輻射吸收而產(chǎn)生的載流子對(duì)、即電子和空穴在空間上分開，使得在半導(dǎo)體芯片的外部接觸部上電壓下降。
[0007]第一連接結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體本體之外構(gòu)成并且此外設(shè)為用于:從半導(dǎo)體本體的朝向載體本體的主面電接觸第一半導(dǎo)體層。半導(dǎo)體本體的背離載體本體的主面能夠不具有電接觸部。因此，能夠避免有源區(qū)域的由于輻射不能穿透的接觸層而產(chǎn)生的降低效率的遮暗的風(fēng)險(xiǎn)。
[0008]在電磁輻射、尤其匯聚的太陽(yáng)輻射射入時(shí)，在有源區(qū)域中產(chǎn)生的第一導(dǎo)電類型的載流子，即在η型傳導(dǎo)的第一半導(dǎo)體層的情況下的電子，或者在ρ型傳導(dǎo)的第一半導(dǎo)體層的情況下的空穴，經(jīng)由第一連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)出。優(yōu)選地，半導(dǎo)體本體具有多個(gè)凹部，在所述凹部中，第一半導(dǎo)體層分別與第一連接結(jié)構(gòu)連接。凹部的數(shù)量越大，所產(chǎn)生的載流子在其到達(dá)凹部中的一個(gè)之前在第一半導(dǎo)體層中必須經(jīng)過(guò)的平均距離就能夠是越小的。
[0009]適宜地，第一連接結(jié)構(gòu)在凹部中直接鄰接于第一半導(dǎo)體層。
[0010]為了避免電短路，第一連接結(jié)構(gòu)適宜地與第二半導(dǎo)體層、尤其在凹部的區(qū)域中電絕緣。
[0011]第二半導(dǎo)體層優(yōu)選導(dǎo)電地與第二連接結(jié)構(gòu)連接。第二連接結(jié)構(gòu)優(yōu)選設(shè)置在半導(dǎo)體本體和載體本體之間。因此，不僅第一連接結(jié)構(gòu)、而且第二連接結(jié)構(gòu)能夠局部地構(gòu)成在半導(dǎo)體本體和載體本體之間。
[0012]第二連接結(jié)構(gòu)設(shè)為用于從第二半導(dǎo)體層中導(dǎo)出載流子。第二連接結(jié)構(gòu)優(yōu)選至少局部地直接鄰接于第二導(dǎo)電類型的、即第二半導(dǎo)體層的導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體材料。第二半導(dǎo)體層能夠直接鄰接于第二連接結(jié)構(gòu)或者經(jīng)由中間層、尤其經(jīng)由半導(dǎo)體本體的其他層與第二連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電地連接。
[0013]在一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案中，第二連接結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中與第一連接結(jié)構(gòu)交疊。尤其，在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中，載體本體的由第一連接結(jié)構(gòu)覆蓋的面積和載體本體的由第二連接結(jié)構(gòu)覆蓋的面積的總和超過(guò)載體本體的總面積。
[0014]因此，第一連接結(jié)構(gòu)和第二連接結(jié)構(gòu)能夠大面積地構(gòu)成，使得載流子運(yùn)輸能夠在輻照的條件下特別有效地進(jìn)行。
[0015]在一個(gè)優(yōu)選的改進(jìn)方案中，第二連接結(jié)構(gòu)局部地設(shè)置在第一連接結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體本體之間。尤其，第二連接結(jié)構(gòu)能夠直接鄰接于半導(dǎo)體本體。優(yōu)選地，半導(dǎo)體本體的至少50%、特別優(yōu)選至少70%的朝向載體本體的主面用第二連接結(jié)構(gòu)覆蓋。
[0016]此外，第二連接結(jié)構(gòu)優(yōu)選具有鏡層。鏡層設(shè)為用于:將射入的輻射的穿過(guò)半導(dǎo)體本體的部分向回反射到半導(dǎo)體本體中。優(yōu)選地，鏡層的反射率至少在待吸收的光譜范圍的波長(zhǎng)范圍中為至少50%、特別優(yōu)選至少70%。
[0017]借助于鏡層能夠在簡(jiǎn)單的穿過(guò)時(shí)將太陽(yáng)輻射的未被吸收的部分向回反射到半導(dǎo)體本體中。由于能這樣實(shí)現(xiàn)的至少兩次穿過(guò)半導(dǎo)體本體，也能夠借助較薄的半導(dǎo)體層實(shí)現(xiàn)同樣高的總吸收率。
[0018]這樣薄的半導(dǎo)體層能夠相對(duì)高地被摻雜，而隨之降低的載流子移動(dòng)性不會(huì)負(fù)面地作用于光電半導(dǎo)體芯片的效率。更高的摻雜濃度還產(chǎn)生更大的開路電壓(Open CircuitVoltage Voc)ο
[0019]此外，能夠借助于鏡層避免在載體本體中吸收輻射。
[0020]在另一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，半導(dǎo)體芯片不具有用于半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列的生長(zhǎng)襯底。載體本體用于半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列的機(jī)械穩(wěn)定。在半導(dǎo)體層序列優(yōu)選外延地沉積在生長(zhǎng)襯底上之后，不再需要所述生長(zhǎng)襯底進(jìn)而能夠?qū)⑵渫耆匾瞥蛘呷欢材軌騼H局部地打薄或移除。因此，載體本體不必滿足對(duì)生長(zhǎng)襯底的高的結(jié)晶要求，而是能夠在其他特性方面例如選擇高的導(dǎo)熱能力和/或?qū)щ娔芰?或高的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0021]在一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，半導(dǎo)體本體包含II1-V族化合物半導(dǎo)體材料。
[0022]II1-V族化合物半導(dǎo)體材料特別適合于在紅外的、可見(jiàn)的和紫外的光譜范圍中的輻射的輻射吸收。例如，能夠借助于氮化物半導(dǎo)體材料、尤其借助于AlxInyGa1^N實(shí)現(xiàn)在紫外的、藍(lán)色的或綠色的光譜范圍中的對(duì)應(yīng)于帶隙的截止波長(zhǎng)(cut-off wave I ength )。磷化物半導(dǎo)體材料、尤其AlxInyGa^yP適合于在黃色至紅色的光譜范圍中的截止波長(zhǎng)；砷化物半導(dǎo)體材料、尤其AlxInyGanyAs適合于在紅色的和紅外的光譜范圍中的截止波長(zhǎng)。在此，分別適用的是并且x+y ( I，尤其其中X關(guān)I, y關(guān)I, X關(guān)O和/或y關(guān)O。
[0023]在另一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，在第二半導(dǎo)體層和載體本體之間構(gòu)成有設(shè)為用于產(chǎn)生電能的第二有源區(qū)域。第二有源區(qū)域的帶隙優(yōu)選小于第一有源區(qū)域的帶隙。因此，具有大于對(duì)應(yīng)于第一有源區(qū)域的帶隙的截止波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的輻射能夠被第二有源區(qū)域吸收并且轉(zhuǎn)換為電能。尤其，第一有源區(qū)域和第二有源區(qū)域能夠單片地集成到半導(dǎo)體本體中。也就是說(shuō)，第一有源區(qū)域和第二有源區(qū)域能夠在共同的外延步驟中依次地沉積。
[0024]在半導(dǎo)體本體之內(nèi)的有源區(qū)域的數(shù)量?jī)?yōu)選為I和10之間，其中包含邊界值。在多個(gè)有源區(qū)域中，有源區(qū)域優(yōu)選分別設(shè)置在第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層和第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層之間。優(yōu)選地，第一連接結(jié)構(gòu)直接鄰接于第一半導(dǎo)體層，所述第一半導(dǎo)體層與距載體本體最遠(yuǎn)地設(shè)置的有源區(qū)域相關(guān)聯(lián)。相應(yīng)地，第二連接結(jié)構(gòu)直接鄰接于第二半導(dǎo)體層，所述第二半導(dǎo)體層與距載體本體最近的有源區(qū)域相關(guān)聯(lián)。
[0025]適宜地，第一有源區(qū)域和第二有源區(qū)域彼此電串聯(lián)連接。尤其，能夠在第一有源區(qū)域和第二有源區(qū)域之間構(gòu)成有隧道區(qū)域。在多于兩個(gè)有源區(qū)域的情況下，優(yōu)選在兩個(gè)相鄰的有源區(qū)域之間分別設(shè)置有隧道區(qū)域。
[0026]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案變型中，凹部完全地延伸穿過(guò)半導(dǎo)體本體，即也完全地穿過(guò)第一半導(dǎo)體層。在該設(shè)計(jì)方案變型中，第一半導(dǎo)體層優(yōu)選由輻射能穿透的連接層遮蓋，所述連接層與第一連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電地連接。優(yōu)選地，福射能穿透的連接層包含TCO材料。
[0027]透明導(dǎo)電氧化物(transparent conductive oxides,簡(jiǎn)稱“TC0”)是透明的、傳導(dǎo)的材料，通常是金屬氧化物，例如氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鈦、氧化銦或銦錫氧化物(ITO)o除了二元金屬氧化物，例如Zn0、Sn02或In2O3以外,三元金屬氧化物,例如Zn2Sn04、CdSn03、ZnSn03、MgIn204、Galn03、Zn2In2O5或In4Sn3O12或者不同的透明導(dǎo)電氧化物的混合物也屬于TCO族。此外，TCO不強(qiáng)制性對(duì)應(yīng)于化學(xué)計(jì)量的組成并且也能夠是ρ型摻雜的或η型摻雜的。
[0028]因此，輻射能穿透的連接層設(shè)置在半導(dǎo)體本體之外。在制造時(shí)，所述連接層在半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列的外延結(jié)束之后構(gòu)成在半導(dǎo)體本體上，例如借助于濺鍍或蒸鍍。
[0029]借助于輻射能穿透的連接層，也在第一半導(dǎo)體層的橫向?qū)щ娔芰ο鄬?duì)小和/或載流子在第一半導(dǎo)體層中的平均自由路程長(zhǎng)度短時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)從第一半導(dǎo)體層中進(jìn)行均勻的且有效的載流子導(dǎo)出。
[0030]在一個(gè)替選的設(shè)計(jì)方案變型中，凹部在第一半導(dǎo)體層中終止，使得凹部不完全地延伸穿過(guò)半導(dǎo)體本體。因此，凹部是盲孔。
[0031]在另一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，有源區(qū)域劃分為第一子區(qū)域和與第一子區(qū)域隔開的第二子區(qū)域。因此，子區(qū)域的有源區(qū)域在制造時(shí)由相同的半導(dǎo)體層序列產(chǎn)生。在橫向方向上，即在半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層的主延伸平面中伸展的方向上，第一子區(qū)域和第二子區(qū)域彼此隔開。優(yōu)選地，子區(qū)域的有源區(qū)域彼此電連接，尤其至少部分地電串聯(lián)連接。通過(guò)串聯(lián)連接能夠在運(yùn)行時(shí)提高由半導(dǎo)體芯片提供的電壓。
[0032]替選地或補(bǔ)充地，半導(dǎo)體芯片的子區(qū)域能夠電學(xué)上彼此并聯(lián)連接。通過(guò)并聯(lián)連接能夠提聞在運(yùn)行時(shí)提供的電流。
[0033]優(yōu)選地，半導(dǎo)體芯片具有連接區(qū)域，在所述連接區(qū)域中，第一子區(qū)域的第一連接區(qū)域與第二子區(qū)域的第二連接區(qū)域電連接。因此，電串聯(lián)連接在半導(dǎo)體芯片之內(nèi)進(jìn)行。能夠放棄各個(gè)子區(qū)域的例如借助于線連接進(jìn)行的耗費(fèi)的外部連接。
[0034]為了外部的電接觸，半導(dǎo)體芯片優(yōu)選具有第一電接觸部和第二電接觸部。因此，接觸部形成光電半導(dǎo)體芯片的電壓極。[0035]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案變型中，電接觸部中的至少一個(gè)設(shè)置在載體本體的朝向半導(dǎo)體本體的一側(cè)上。兩個(gè)電接觸部也能夠都設(shè)置在這一側(cè)上。半導(dǎo)體芯片的上側(cè)的、即輻射入射側(cè)的接觸被簡(jiǎn)化。一個(gè)上側(cè)的接觸部或者多個(gè)上側(cè)的接觸部在此情況下適宜地在橫向方向上設(shè)置在半導(dǎo)體本體旁邊。
[0036]換言之，一個(gè)電接觸部或多個(gè)電接觸部和半導(dǎo)體本體無(wú)交疊地設(shè)置在載體本體上。因此，外部的電接觸能夠從半導(dǎo)體芯片的上側(cè)進(jìn)行，而接觸部不造成一個(gè)或多個(gè)有源區(qū)域的遮暗。
[0037]替選地或補(bǔ)充地，電接觸部中的一個(gè)、尤其兩個(gè)電接觸部能夠設(shè)置在載體本體的背離半導(dǎo)體本體的一側(cè)上。在將兩個(gè)電接觸部設(shè)置在載體本體的這一側(cè)上時(shí)，半導(dǎo)體芯片的接觸能夠簡(jiǎn)化地從半導(dǎo)體芯片的背離輻射入射面的背側(cè)一側(cè)進(jìn)行。
[0038]在另一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，第一連接結(jié)構(gòu)和/或第二連接結(jié)構(gòu)借助于構(gòu)成在載體本體上的層構(gòu)成。因此，在制造半導(dǎo)體芯片時(shí)，在具有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體固定在載體本體上之前，第一連接結(jié)構(gòu)和/或第二連接結(jié)構(gòu)能夠至少部分地已經(jīng)構(gòu)成在載體本體上。因此，半導(dǎo)體芯片的制造能夠被簡(jiǎn)化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]從實(shí)施例的結(jié)合附圖進(jìn)行的下文的描述中得到其他的特征、設(shè)計(jì)方案和適宜方案。
[0040]附圖示出:
[0041]圖1A和IB示出光電半導(dǎo)體芯片的第一實(shí)施例的示意剖面圖(圖1A)和示意俯視圖(圖1B);以及
[0042]圖2至5分別示出光電半導(dǎo)體芯片的另一實(shí)施例。
[0043]相同的、同類的或起相同作用的元件在附圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
[0044]附圖和附圖中示出的元件彼此間的大小關(guān)系不能夠視為合乎比例的。更確切地說(shuō)，為了更好的可示出性和/或?yàn)榱烁玫睦斫猓軌蚩浯蟮厥境龈鱾€(gè)元件。
【具體實(shí)施方式】
[0045]在圖1A和IB中示出光電半導(dǎo)體芯片I的第一實(shí)施例。半導(dǎo)體芯片具有帶有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體2。優(yōu)選外延地、例如借助于MBE或MOVPE沉積的半導(dǎo)體層序列形成半導(dǎo)體本體。在豎直方向上，即在垂直于半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層的主延伸平面伸展的方向上，半導(dǎo)體本體在主面28和輻射入射面29之間延伸。
[0046]在主面28 —側(cè)，半導(dǎo)體本體2設(shè)置在載體本體5上。半導(dǎo)體本體2借助于連接層51、例如焊料或?qū)щ姷恼辰Y(jié)層與載體本體5導(dǎo)電地連接。
[0047]在示出的實(shí)施例中，半導(dǎo)體本體2示例地具有三個(gè)相疊地堆疊的有源區(qū)域20、20a、20b。有源區(qū)域分別設(shè)置在第一半導(dǎo)體層21、21a、21b和第二半導(dǎo)體層22、22a、22b之間。第一半導(dǎo)體層能夠η型傳導(dǎo)地構(gòu)成并且第二半導(dǎo)體層能夠P型傳導(dǎo)地構(gòu)成或反之。
[0048]有源區(qū)域能夠分別借助于ρη結(jié)或借助于固有本征的、即未摻雜的半導(dǎo)體層構(gòu)成在第一半導(dǎo)體層21、21a、21b和相關(guān)聯(lián)的第二半導(dǎo)體層22、22a、22b之間。
[0049]在兩個(gè)相鄰的有源區(qū)域之間分別設(shè)置有隧道區(qū)域23、23a。隧道區(qū)域分別具有第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層231、231a和第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層232、232a。隧道區(qū)域的層優(yōu)選高摻雜地構(gòu)成，即具有至少l*1019cnT3的摻雜。借助于隧道區(qū)域?qū)⒂性磪^(qū)域電串聯(lián)地連接。
[0050]半導(dǎo)體本體2具有多個(gè)凹部25，所述凹部從主面28延伸進(jìn)入到半導(dǎo)體本體2中。凹部25伸展穿過(guò)半導(dǎo)體本體的所有有源區(qū)域并且延伸至半導(dǎo)體本體2的最接近輻射入射面29的第一半導(dǎo)體層21中。在示出的實(shí)施例中，第一連接結(jié)構(gòu)31借助于鄰接于第一半導(dǎo)體層21的第一層311和第二層312構(gòu)成。然而，與其不同地，單層的設(shè)計(jì)方案也能夠是適宜的。
[0051]借助于第一連接結(jié)構(gòu)31，第一半導(dǎo)體層21經(jīng)由連接層51和載體本體5導(dǎo)電地與第一電接觸部61連接。
[0052]凹部25的側(cè)面250至少在有源區(qū)域20、20a、20b的和第二半導(dǎo)體層22、22a、22b
的區(qū)域中由絕緣層41覆蓋。因此，能夠避免有源區(qū)域的由于第一連接結(jié)構(gòu)31引起的電短路。
[0053]最接近載體本體5的第二半導(dǎo)體層22b與第二連接結(jié)構(gòu)32導(dǎo)電地連接。優(yōu)選地，第二連接結(jié)構(gòu)32大面積地，也就是說(shuō)以至少50%的面積覆蓋直接鄰接于第二半導(dǎo)體層20b。
[0054]第二連接結(jié)構(gòu)32局部地在第一連接結(jié)構(gòu)31和半導(dǎo)體本體2之間伸展。不僅第一連接結(jié)構(gòu)31、而且第二連接結(jié)構(gòu)32能夠大面積地，尤其分別以大于50%的面積份額覆蓋載體本體5。因此，能夠特別有效地進(jìn)行在有源區(qū)域中分開的載流子的有效的載流子導(dǎo)出。
[0055]在所述實(shí)施例中，第二連接結(jié)構(gòu)32具有第一層321和第二層322。然而，與其不同的，第二連接結(jié)構(gòu)也能夠僅單層地構(gòu)成或者具有多于兩層。優(yōu)選地，第二連接結(jié)構(gòu)具有構(gòu)成為用于在有源區(qū)域20、20a、20b中待吸收的輻射的鏡層的層。尤其，鄰接于半導(dǎo)體本體2的第一層321能夠構(gòu)成為鏡層。然而，對(duì)于減少的接觸電阻適宜的也能夠是:第二層構(gòu)成為鏡層并且第一層構(gòu)成為輻射能穿透的層，所述層主要用于電接觸。用于輻射的鏡層在可見(jiàn)的光譜范圍中的反射率優(yōu)選為至少50%，特別優(yōu)選至少70%。優(yōu)選地，第二連接結(jié)構(gòu)的鏡層包含銀、鋁、銠、鈀、金、鉻或鎳或具有至少一種所述材料的金屬合金。
[0056]第二連接區(qū)域32的橫向地設(shè)置在半導(dǎo)體本體2的側(cè)向的區(qū)域形成第二外部的接觸部62。在例如通過(guò)匯聚的太陽(yáng)輻射來(lái)輻照光電半導(dǎo)體芯片I時(shí)，能夠在接觸部61、62上截取電壓。
[0057]輻射入射面29和對(duì)半導(dǎo)體本體2在橫向方向上限界的側(cè)面285由鈍化層4遮蓋。鈍化層4保護(hù)半導(dǎo)體本體免受外部影響、如濕氣并且還用于避免有源區(qū)域20、20a、20b的電短路。
[0058]在制造時(shí)，側(cè)面285能夠借助于結(jié)構(gòu)化方法構(gòu)成。尤其，在從中產(chǎn)生半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列已經(jīng)固定在載體上之后，能夠在晶片復(fù)合體中進(jìn)行結(jié)構(gòu)化，其中從所述載體中在分割成半導(dǎo)體芯片時(shí)形成載體本體。替選地，在半導(dǎo)體層序列與載體連接之前，能夠構(gòu)成側(cè)面285。
[0059]對(duì)于鈍化層適合的尤其是介電的輻射能穿透的材料，例如氧化物、例如氧化硅或氮化物、例如氮化硅。
[0060]半導(dǎo)體本體2優(yōu)選基于II1-V族化合物半導(dǎo)體材料。有源區(qū)域20、20a、20b的帶隙構(gòu)成為，使得帶隙隨著距輻射入射面29的距離增加而減小。具有大于最接近輻射入射面的有源區(qū)域的截止波長(zhǎng)進(jìn)而不被所述有源區(qū)域吸收的波長(zhǎng)的輻射能夠由設(shè)置在下游的有源區(qū)域中的一個(gè)吸收進(jìn)而促進(jìn)電能的產(chǎn)生。
[0061]半導(dǎo)體本體2的輻射入射面29完全地不具有外部的電的、尤其輻射不能穿透的金屬的接觸結(jié)構(gòu)，使得能夠避免有源區(qū)域20、20a、20b的遮暗。
[0062]用于半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層序列的生長(zhǎng)襯底完全地被移除并且因此在圖1A未被示出。載體本體5承擔(dān)半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層序列的機(jī)械穩(wěn)定的功能，使得對(duì)此不再需要生長(zhǎng)襯底。
[0063]對(duì)于載體本體5例如適合的是半導(dǎo)體材料，例如鍺或硅。半導(dǎo)體材料能夠被摻雜以用于提高導(dǎo)電能力。
[0064]在圖2中以剖視圖不出的第二實(shí)施例基本上對(duì)應(yīng)于結(jié)合圖1A和IB描述的第一實(shí)施例。與此不同的，凹部25構(gòu)成為，使得其完全地延伸穿過(guò)半導(dǎo)體本體2。在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中，如在圖1B中示出的凹部25構(gòu)成為，使得半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層除了凹部25以外是連續(xù)的半導(dǎo)體層。
[0065]此外，半導(dǎo)體芯片2在輻射入射面29上具有輻射能穿透的連接層315，所述連接層在凹部25的區(qū)域中導(dǎo)電地與第一連接結(jié)構(gòu)31連接。對(duì)于福射能穿透的連接層尤其適合的是TCO材料，例如ITO或ZnO。然而，也能夠應(yīng)用其他的在本文的概論部分中提到的TCO材料。
[0066]此外,不同于在圖1A中不出的第一實(shí)施例，凹部25具有朝向載體本體5變細(xì)的橫截面。在半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層序列已經(jīng)固定在載體本體5上并且用于半導(dǎo)體層序列的生長(zhǎng)襯底被移除之后，這樣的凹部例如能夠借助于濕化學(xué)或干化學(xué)法構(gòu)成。然而，與所描述的實(shí)施例不同，凹部25的側(cè)面也能夠垂直地伸展。對(duì)于凹部25也能夠應(yīng)用朝向載體本體5變大的橫截面。
[0067]在第一連接結(jié)構(gòu)31和第二連接結(jié)構(gòu)32之間的電絕緣借助于在所述連接結(jié)構(gòu)之間的第二絕緣層42來(lái)進(jìn)行。
[0068]光電半導(dǎo)體芯片I的另一實(shí)施例不意地在圖3中不出。所述第三實(shí)施例基本上對(duì)應(yīng)于結(jié)合圖1A和IB所描述的第一實(shí)施例。
[0069]與此不同的是，第一接觸部61和第二接觸部62設(shè)置在載體本體5的朝向半導(dǎo)體本體2的一側(cè)上。因此，兩個(gè)接觸部能夠從半導(dǎo)體芯片的上側(cè)接觸。在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中，兩個(gè)接觸部與半導(dǎo)體本體2不重疊地設(shè)置在承載本體上，使得能夠避免輻射入射面29的由于接觸部引起的遮暗。接觸部的這種設(shè)置方式尤其也適合于結(jié)合圖1A、1B和2所描述的實(shí)施例。
[0070]在所述實(shí)施例中，對(duì)于如結(jié)合圖1A和IB所描述的載體本體5能夠應(yīng)用能導(dǎo)電的材料。
[0071]替選地，也能夠應(yīng)用電絕緣材料，例如不摻雜的半導(dǎo)體材料或陶瓷。
[0072]此外，第一連接結(jié)構(gòu)31和第二連接結(jié)構(gòu)32局部地借助于施加在載體本體5上的層構(gòu)成。在示出的實(shí)施例中，第一連接結(jié)構(gòu)31的第二層312實(shí)施為在載體本體5上構(gòu)成的層。在第二層312和載體本體5之間構(gòu)成有絕緣層52，所述絕緣層將第二層312和載體本體5彼此電絕緣。
[0073]第二連接結(jié)構(gòu)32借助于第一層321、第二層322、第三層323和第四層324構(gòu)成。第四層324實(shí)施為在載體本體5上構(gòu)成的層，其中在第四層324和第一連接結(jié)構(gòu)31的層312之間設(shè)置有另一絕緣層53。
[0074]因此，在制造半導(dǎo)體芯片時(shí)，在具有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體2固定在載體本體上并且導(dǎo)電地連接之前，第一連接結(jié)構(gòu)31的和第二連接結(jié)構(gòu)32的一部分已經(jīng)以預(yù)制的方式構(gòu)成在載體本體5上。
[0075]在圖4中示出的第四實(shí)施例基本上對(duì)應(yīng)于結(jié)合圖3所描述的第三實(shí)施例。
[0076]與此不同的是，半導(dǎo)體芯片I實(shí)施為能表面安裝的半導(dǎo)體芯片，其中兩個(gè)電接觸部位于半導(dǎo)體芯片I的背離輻射入射面29的背側(cè)上。因此，接觸部61、62構(gòu)成在載體本體5的背離半導(dǎo)體本體2的一側(cè)上。載體本體5具有貫通接觸部55，經(jīng)由所述貫通接觸部，第一接觸部61與第一連接結(jié)構(gòu)31導(dǎo)電地連接并且第二接觸部62與第二連接結(jié)構(gòu)32導(dǎo)電地連接。
[0077]此外，不同于第三實(shí)施例，凹部25部分地填充有電絕緣的填充材料24。作為填充材料適合的例如是聚酰胺或BCB。借助于填充材料能夠提高半導(dǎo)體芯片的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0078]在圖5中不出的第五實(shí)施例基本上對(duì)應(yīng)于結(jié)合圖1A和IB所描述的第一實(shí)施例。與此不同的，半導(dǎo)體本體2具有至少兩個(gè)子區(qū)域26、27。所述子區(qū)域的有源區(qū)域在半導(dǎo)體芯片的俯視圖中在橫向方向上完全地彼此隔開。
[0079]在連接區(qū)域33中，第一子區(qū)域26的第二連接結(jié)構(gòu)32與第二子區(qū)域27的第一連接結(jié)構(gòu)31電學(xué)上串聯(lián)連接。因此，在外部的電接觸部61、62上，在半導(dǎo)體芯片I運(yùn)行時(shí)，子區(qū)域26、27的單電壓的總和下降。
[0080]因此，借助于所描述的設(shè)計(jì)方案，能夠提高半導(dǎo)體芯片的運(yùn)行電壓，其中子區(qū)域的電連接在半導(dǎo)體芯片之內(nèi)進(jìn)行。因此，不需要例如經(jīng)由金屬線的、耗費(fèi)的外部接觸。
[0081]在該實(shí)施例中，僅示例地示出兩個(gè)子區(qū)域。與此不同的，半導(dǎo)體芯片然而也能夠具有多于兩個(gè)子區(qū)域。子區(qū)域能夠至少部分地彼此串聯(lián)和/或部分地彼此并聯(lián)地電連接。
[0082]在實(shí)施例中描述的光電半導(dǎo)體芯片的特征尤其在于有效的載流子導(dǎo)出，使得也在如在匯聚的太陽(yáng)輻射下產(chǎn)生的高的電流密度下，能夠?qū)崿F(xiàn)有效地產(chǎn)生電能。此外，能夠借助于經(jīng)由凹部進(jìn)行的接觸實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體芯片的輻射入射面的無(wú)遮暗的設(shè)計(jì)方案。
[0083]本專利申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)102011115659.7的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過(guò)參引結(jié)合于此。
[0084]本發(fā)明不受根據(jù)實(shí)施例的描述的限制。更確切地說(shuō)，本發(fā)明包括每個(gè)新的特征以及特征的任意組合，這尤其包含在權(quán)利要求中的特征的任意組合，即使所述特征或所述組合本身并未詳盡地在權(quán)利要求中或?qū)嵤├姓f(shuō)明時(shí)也如此。
【權(quán)利要求】
1.一種具有半導(dǎo)體本體(2)的光電半導(dǎo)體芯片(1)，所述半導(dǎo)體本體具有帶有設(shè)為用于產(chǎn)生電能的有源區(qū)域(20)的半導(dǎo)體層序列，其中所述有源區(qū)域(20)構(gòu)成在第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層(21)和不同于所述第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第二半導(dǎo)體層(22)之間，其中 -所述半導(dǎo)體本體(2)設(shè)置在載體本體(5)上； -所述第一半導(dǎo)體層(21)設(shè)置在所述第二半導(dǎo)體層(22)的背離所述載體本體(5)的一側(cè)上； -所述半導(dǎo)體本體(2)具有至少一個(gè)凹部(25)，所述凹部從所述載體本體(5)延伸穿過(guò)所述第二半導(dǎo)體層(22);以及 -至少局部地在所述載體本體(5)和所述半導(dǎo)體本體(2)之間設(shè)置有第一連接結(jié)構(gòu)(31)，所述第一連接結(jié)構(gòu)在所述凹部(25)中與所述第一半導(dǎo)體層(21)導(dǎo)電地連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述第二半導(dǎo)體層導(dǎo)電地與第二連接結(jié)構(gòu)(32)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述第二連接結(jié)構(gòu)局部地設(shè)置在所述半導(dǎo)體本體和所述載體本體之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述第二連接結(jié)構(gòu)在 所述半導(dǎo)體芯片的俯視圖中與所述第一連接結(jié)構(gòu)交疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述第二連接結(jié)構(gòu)局部地設(shè)置在所述第一連接結(jié)構(gòu)和所述半導(dǎo)體本體之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述第二連接結(jié)構(gòu)具有鏡層。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述半導(dǎo)體芯片不具有用于所述半導(dǎo)體本體的所述半導(dǎo)體層序列的生長(zhǎng)襯底。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中在所述第二半導(dǎo)體層和所述載體本體之間構(gòu)成設(shè)為用于產(chǎn)生電能的另一有源區(qū)域(20a)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述凹部在所述第一半導(dǎo)體層中終止。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述凹部完全地延伸穿過(guò)所述半導(dǎo)體本體并且所述第一半導(dǎo)體層至少局部地由輻射能穿透的連接層(315)遮蓋，所述連接層與所述第一連接結(jié)構(gòu)導(dǎo)電地連接。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述有源區(qū)域劃分為第一子區(qū)域(26)和與所述第一子區(qū)域隔開的第二子區(qū)域(27)，并且所述子區(qū)域的所述有源區(qū)域電串聯(lián)連接。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述半導(dǎo)體芯片具有第一電接觸部(61)和第二電接觸部(62)，并且所述電接觸部中的至少一個(gè)設(shè)置在所述載體本體的朝向所述半導(dǎo)體本體的一側(cè)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述半導(dǎo)體芯片具有第一電接觸部(61)和第二電接觸部(62)，并且所述電接觸部設(shè)置在所述載體本體的背離所述半導(dǎo)體本體的一側(cè)上。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述第一連接結(jié)構(gòu)和/或所述第二連接結(jié)構(gòu)借助于構(gòu)成在所述載體本體上的層形成。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體芯片， 其中所述半導(dǎo)體本體包含πι-v族化合`物半導(dǎo)體材料。
【文檔編號(hào)】H01L31/0735GK103843138SQ201280048007
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月28日
【發(fā)明者】諾溫·文馬爾姆, 漢斯-于爾根·盧高爾 申請(qǐng)人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司