[发明专利]半导体管芯

说明书

本发明描述了一种半导体管芯(1)，包括至少第一发光二极管(L1)和第二发光二极管(L2)，其中第一发光二极管(L1)包括形成在第一管芯区域(A1)中的第一二极管(D1)和沉积在第一管芯区域(A1)上的第一磷光体层(P1)；第二发光二极管(L2)包括第二二极管(D2)和沉积在第二管芯区域(A2)上的第二磷光体层(P2)；第一二极管(D1)和第二二极管(D2)反并联电连接；并且其中第二磷光体层(P2)的光学属性与第一磷光体层(P1)的光学属性不同。

技术领域

本发明描述了半导体管芯，制造半导体管芯的方法，以及具有包括这种半导体管芯的成像模块的电子设备。

背景技术

发光二极管(LED)包括半导体结，并且因此在制造阶段的处理期间可能被静电放电(ESD)损坏，而且当是电路的一部分时也会被损坏。避免对一LED或一串LED的ESD损坏的一种方法是反并联（也称为反向并联）连接保护二极管。在一些实现中，保护二极管是齐纳二极管。这种保护二极管通常被称为ESD保护二极管或瞬态电压抑制器(TVS)二极管。连接两个这样的反并联二极管，使得它们的极性反转，即一个二极管的阳极连接到另一个二极管的阴极。则意外反向偏置的LED由其正向偏置的TVS二极管（“保护二极管”）保护。单片管芯可以制造成包括具有其自己的反并联保护二极管的LED，即，在相同的制造工艺中在公共衬底上形成两个半导体二极管。

通常，在这种反并联布置中TVS二极管的唯一目的是在极少的ESD瞬态电压情况下转移来自反向偏置LED的电流。TVS二极管仅针对通常很少发生的特定类型的情况实现这一个功能。在这种现有技术器件中，提供专用但功能受限的TVS保护二极管是不可避免的成本因素。特别是在空间受限的紧凑器件中，TVS二极管使用有价值的资源，诸如管芯空间、电接触部等。

因此，本发明的目的是提供一种避免上面概述的问题的电路。

发明内容

本发明的目的通过权利要求1的半导体管芯、通过根据权利要求11的制造半导体管芯的方法、以及通过权利要求14的电子设备来实现。

根据本发明，半导体管芯包括至少第一发光二极管和第二发光二极管。第一发光二极管包括形成在第一管芯区域中的第一p-n结二极管和沉积在第一管芯区域上的第一磷光体层，并且第二发光二极管包括形成在第二管芯区域中的第二p-n结二极管和沉积在第二管芯区域上的第二磷光体层。在本发明的半导体管芯中，第一二极管和第二二极管反并联连接，并且第二磷光体层的光学属性不同于第一磷光体层的光学属性。

磷光体层的光学属性（“发射属性”）——即它是上转换还是下转换、它吸收的波长和它发射的波长——在很大程度上由（多个）磷光体材料的选择确定。第一和第二磷光体涂层可以具有不同或相似的层厚度。可以使用合适的技术（诸如电泳沉积、磷光体印刷等）将涂层图案化到管芯上。可替换地，可以将磷光体包括在陶瓷或玻璃载体中，在取放工艺中，可以从陶瓷或玻璃载体切割薄片并将其放置到相应的管芯区域上。

在本发明的优选实施例中，两个p-n结二极管的层结构基本相同，使得两个二极管都来自相同的制造工艺。在本发明的特别优选的实施例中，可以使用InGaN作为发光层来实现二极管，因为InGaN的特征在于短波长，从而导致两种磷光体材料（例如可见和红外）的激发。可替换地，可以用AlGaAs/GaAs作为发光层来实现二极管，因为该材料固有地在红外范围内发射，并且其他波长可以在适当的磷光体层中上转换，该磷光体层可以包含适当的晶体和/或纳米颗粒。

在本发明的上下文中，术语“发光二极管”应被理解为p-n结二极管和沉积在该p-n结二极管上的磷光体层的组合。磷光体层可以被理解为包括单个磷光体材料或若干磷光体材料的组合。磷光体层执行波长转换，即它将吸收由p-n结二极管发射的电磁辐射并以不同波长发射电磁辐射。在下文中，可以假设磷光体层具有下转换效应，即由磷光体发射的光的波长长于由其p-n结二极管发射的电磁辐射的波长。当然，不排除使用上转换磷光体层。