适合于发光二极管、激光二极管或者光电检测器的电阻元件的制作方法
专利名称：适合于发光二极管、激光二极管或者光电检测器的电阻元件的制作方法
技术领域：
提出了一种电阻元件。
发明内容
要实现的目的在于，提出一种电阻元件，其尤其良好地适用于与例如发光二极管、激光二极管或光电检测器的光电子器件一起应用。根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件具有基体。基体例如用半导体材料形成。这就是说，基体能够由半导体材料制成，例如将掺杂材料设置到所述半导体材料中。例如，基体由n掺杂或者p掺杂的硅制成。然而还可能的是，基体具有层结构，在所述层结构中例如彼此层状重叠地设有半导体材料和金属。 根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件包括第一接触元件。第一接触元件与基体导电连接。接触元件由导电材料制成，例如由金属制成。例如，第一导电元件构成为层，所述层局部地施加到基体上并且遵循基体的轮廓。于是，层能够与基体处于直接的接触。根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件包括与基体导电连接的第二接触元件。第二接触元件同样能够由例如金属的导电材料制成。第二接触元件能够构成为层，所述层形状配合地局部地施加在基体上。在此，第一和第二接触元件没有直接地彼此导电连接，而是电阻元件的至少一个基体设置在第一和第二接触元件之间。这就是说，在第一和第二接触元件之间的电流流过基体或者流过基体的至少一部分。根据电阻元件的至少一个实施形式，基体具有第一主面，凹部设置到所述主面中。这就是说，在基体的第一主面处，——例如在基体的上侧处——取出基体的材料，使得基体在那里具有孔或者开口。在此，优选凹部并未构成为使得所述凹部从基体的一侧达到基体的对置的侧处，而是通过凹部仅仅在基体中形成没有完全地穿透基体的开口或者孔。根据电阻元件的至少一个实施形式，第一接触元件在凹部中至少局部地与基体导电连接。例如，在凹部的区域中，至少基体的85%能够由接触元件所覆盖。在此可能的是，基体在凹部的区域中完全地由接触元件覆盖。因此，接触元件能够在凹部中与基体直接地接触。例如，基体在凹部的区域中以第一接触元件的材料覆层。根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件的基体具有第二主面。第二主面例如对置于第一主面设置。电阻元件的基体例如能够根据圆柱体或者长方体的类型构成。因此，基体的主面例如通过圆柱体或者长方体的盖面形成。根据电阻元件的至少一个实施形式，第二接触元件在第二主面处至少局部地与基体导电连接。例如，第二接触元件为此局部地或者完全地覆盖第二主面。第二接触元件例如能够作为金属层施加到基体的第二主面上。尤其可能的是，第二接触元件和基体彼此直接地接触。
根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件包括基体，所述基体以半导体材料形成。此外，电阻元件包括分别与基体导电连接的第一和第二接触元件。在此，基体具有第一主面，将凹部设置到所述第一主面中。第一接触元件在凹部中至少局部地与基体导电连接。基体还具有第二主面，所述第二主面对置于第一主面设置。第二接触元件在第二主面处至少局部地与基体导电连接。在电阻元件的工作中，例如从第一接触元件流出的电流穿流过基体并且从那里到达第二接触元件中。在此，基体中的凹部例如从第一主面朝第二主面延伸。由于将第一接触元件设置到凹部中并且在那里与基体导电连接的事实，通过凹部减小了在第一接触元件和第二接触元件之间穿过基体的短路路径。以该方式可能的是，选择相对厚的、机械稳定的基体，其中通过凹部将穿过基体的短路路径减小为使得尽管使用厚的基体而电阻元件的电阻仍不变得过大，以便例如用于如发光二极管的光电子半导体器件。经由凹部的深度，即在第一接触元件和第二接触元件之间的距离或者穿过基体的、由此形成的短路路径的长度，能够以简单的方式调节电阻元件的电阻，使得例如能够进行将电阻匹配于发光二极管芯片的正向电压和亮度，电阻元件与所述发光二极管芯片一起使用。根据电阻元件的至少一个实施形式，在第一主面和第一接触元件之间设置电绝缘 的钝化元件。这就是说，第一接触元件至少局部地没有与基体的第一主面直接接触，而是在第一接触元件和基体的第一主面的区域之间设置电绝缘的钝化元件。电绝缘的钝化元件例如为电绝缘层，所述电绝缘层能够由陶瓷材料、氮化娃或者二氧化娃制成。根据电阻元件的至少一个实施形式，第一接触元件和基体仅仅在基体的凹部区域中彼此导电连接。这就是说，仅在凹部的区域中存在有第一接触元件和基体之间的导电接触。这能够通过如下方式来实现第一接触元件仅仅在凹部的区域中施加到基体上，或者基体的一些部分借助于电绝缘的钝化元件与接触元件电绝缘。例如，钝化元件在基体的第一主面处包围凹部，并且第一接触元件至少局部地直接地施加到钝化元件上和在凹部区域中施加到基体上。根据电阻元件的至少一个实施形式，在基体中的凹部具有至少一个侧面和至少一个底面，其中至少一个侧面和至少一个底面朝向基体对凹部限界。朝向上部，即在朝向基体的第一主面的方向上例如将第一接触元件设置到凹部中。于是，至少一个侧面和至少一个底面能够完全地与第一接触元件形成直接的接触。换而言之，在凹部中露出的基体能够在凹部中完全地被第一接触元件所覆盖。根据电阻元件的至少一个实施形式，凹部棱锥式地构成，所述棱锥的尖部朝向第二主面。这就是说，棱锥从第一主面起朝着第二主面变细。于是，在横截面中凹部例如能够具有三角形的形状，其中三角形的尖部朝向基体的第二主面。根据电阻元件的至少一个实施形式，凹部在其至少一个侧面和其至少一个底面处具有刻蚀工艺的痕迹。换而言之，凹部于是通过刻蚀工艺产生。例如，凹部能够通过例如借助于KOH的湿化学各向异性刻蚀工艺产生。如果基体例如以硅形成并且在第一主面处露出(100)-表面，则借助于湿化学各向异性刻蚀过程来在基体中产生棱锥状的凹部。于是，棱锥的一半的张角理想地为35. 3°。由于各向异性的刻蚀，一旦构成棱锥或者棱锥状凹部，就结束刻蚀过程。根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件具有正的温度系数。这表示，随着电阻元件温度的上升，其电阻也上升。根据电阻元件的至少一个实施形式，基体由n掺杂或p掺杂的掺杂的硅制成。在此，掺杂材料浓度优选为至少IO15CnT3和至多1016cm_3。在此，相对低的掺杂材料浓度是期望的，以便达到高的正温度系数。优选地，电阻元件的电阻在25°C和150°C之间的温度范围内上升为至少两倍、优选上升为至少三倍。因此，该系数对于由硅制成的基体而言对IO1Vcm3的P掺杂浓度大约为3. 3，对IOlfVcm3的掺杂浓度大约为2. 9并且对IO1Vcm3的掺杂浓度大约为2. 2。对于IO1Vcm3的掺杂浓度，该系数仅还为I. 8，这对于例如与发光二极管一起使用而言是过小的。根据电阻元件的至少一个实施形式，基体具有至少100 的厚度。在此，厚度为在没有凹部的第一主面和第二主面之间的距离。在此，在低的掺杂浓度的情况下，这种厚度的基体通过凹部实现，所述凹部将在第一接触元件和第二接触元件之间的短路路径降低至使得电阻元件的电阻位于最高IOQ的范围内，这例如对于与光电子半导体器件一起使用而言是所希望的。例如，电阻至少为3Q。在此，第一主面和/或第二主面的基面例如能够最多为1_2。·此外，提出一种用于制造多个电阻元件的方法。借助该方法能够制造在此描述的电阻元件。这就是说，针对电阻元件所公开的特征也针对该方法公开并且反之亦然。在此，方法包括下述步骤，首先提供由半导体材料制成的晶圆。晶圆的半导体材料在随后的电阻元件中形成基体。接下来，将钝化元件施加到晶圆的第一主面上。晶圆的第一主面稍后在电阻元件中对应于基体的第一主面。钝化元件例如作为由如氮化硅或二氧化硅的电绝缘材料所制成的层来施加。在钝化元件中局部地形成开口，在所述开口中露出半导体材料。这可以通过掩模技术进行，使得晶圆的半导体材料在开口的区域中没有被钝化元件覆盖或者事后将钝化兀件移除。接下来，对开口中露出的半导体材料进行湿化学刻蚀方法——例如借助于KOH——以形成凹部。如果例如露出在开口中的娃(100)表面，则通过各向异性的湿化学刻蚀方法构成棱锥状的凹部，所述凹部的尖部背离晶圆的第一主面。棱锥的高度和因此在随后的电阻元件中的短路路径的长度通过晶圆的厚度、即随后的基体的厚度和在钝化元件中的开口的直径，即随后的凹部的最大直径来确定。因此，在相同厚度的预设的晶圆中，能够仅通过开口的大小和形状调节要制造的电阻元件的电阻。特别可行的是，在晶圆上制造具有不同电阻的电阻元件，在所述电阻元件中选择在钝化元件中的不同大小的开口。在另一方法步骤中，分别能够将第一接触元件设置到通过刻蚀工艺形成的凹部中。在此，根据方法的至少一个实施形式，在晶圆中至少两个凹部能够具有彼此不同的最大直径。这就是说，因此，所关联的电阻元件具有不同的电阻。在另一方法步骤中，带有在晶圆中产生的凹部的晶圆能够划分成单个电阻元件。在此，第二接触元件的施加能够在分割之前或者之后进行。还提出一种照明装置。照明装置例如包含多个在工作中产生电磁辐射的发光二极管芯片。根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置具有第一发光二极管布置，其包括至少一个第一类型的发光二极管。例如，第一布置包括一个或多个发射红光的发光二极管
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心/T 照明装置还包括第二发光二极管布置，其包括至少一个第二类型的发光二极管。例如，第二布置包括一个或多个在工作中发射绿色或者蓝色光的发光二极管芯片。在此，第一类型的发光二极管和第二类型的发光二极管在其温度相关性方面有所不同。第一类型的发光二极管与第二类型的发光二极管相比在温度上升时以更低的效率产生电磁辐射。换而言之，第一类型的发光二极管与第二类型的发光二极管相比是更加温度敏感的，与在第二类型的发光二极管中相比，由第一类型发光二极管所辐射的光的强度随着温度的上升更大幅地下降。照明装置还包括在此描述的电阻元件。在此，第二发光二极管布置和电阻元件形成串联电路，并且该串联电路与第一发光二极管布置形成并联电路。 这就是说，较不温度敏感的发光二极管与电阻元件组合成串联电路，该串联电路并联于更加温度敏感的发光二极管。借助这种照明装置能够产生由第一发光二极管布置和第二发光二极管布置所辐射的混合光的、具有特别高的色彩均匀性的混合光。在发光装置的工作中，电阻元件的电阻随着温度升高而增大，使得更大电压降在电阻元件处并且更少电压降在第二类型的发光二极管处。在此，将电阻元件的正温度系数以及电阻调节为，使得第二类型的发光二极管的辐射功率降低由于在电阻元件处的功率降落而对应于第一类型的发光二极管的辐射功率降低，所述第一类型的发光二极管由于其提高的温度敏感性而发射更低强度的电磁辐射。
下面，根据实施例和相关附图详细阐明在此描述的电阻元件、在此描述的方法和在此描述的照明装置。借助图I的示意的剖面图详细阐明在此描述的电阻元件所基于的问题。借助图2的示意的剖面图详细阐明在此描述的电阻元件的第一实施例。借助图3的示意的剖面图详细阐明在此描述的电阻元件的第二实施例。借助图4的示意俯视图详细阐明在此描述的方法。借助图5A和5B的示意的电路简图详细阐明在此描述的照明装置的实施例。相同的、同类的或者起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元件彼此间的大小比例不能够视为是按照比例的。相反地，为了更好的可视性和/或为了更好的理解而能够夸张大地示出各个元件。
具体实施例方式图I在示意的剖面图中示出传统的电阻元件I。电阻元件I包括以掺杂的娃形成的基体2。基体2具有电阻的正温度系数，这就是说，随着温度上升，基体2的电阻也增大。基体2例如具有长方体或者圆柱体的形状。第一接触元件5施加到基体2的第一主面2a上。第二接触元件6施加到基体的对置于第一主面2a的第二主面2b上。接触元件5、6由导电材料制成，例如由金属制成。例如，接触元件5、6例如包含金和/或钼。还可能的是，接触元件5、6由招制成或者包含招。此外,接触元件5、6能够为例如具有下述层序列的多层金属化部Al/TiWN/Ti/Pt/Au或者Al/Ti/Pt/Au。在第一接触元件5和第二接触元件6之间穿过基体2的短路路径具有长度h，所述长度当前通过基体2的厚度d确定。为了使基体2足够机械稳定，所述基体应该具有至少lOOiim、例如在IOOiim和500iim之间、例如在IOOiim和200iim之间的厚度。由此形成的短路路径h大至使得电阻元件的电阻保持在3 Q和IOQ之间的范围内，基体2的掺杂必须选得极其高，例如大于1019/cm3。然而，这导致，电阻随温度的上升过小而不能例如在应用蓝色的发光二极管时相比较于红色发光二极管来补偿功率下降。此外，根据图1，电阻元件I的电阻值仅能够在温度系数保持不变的情况下通过降低基体的厚度来调节，使得借助晶圆不能够产生不同的电阻元件。因此，难以将电阻匹配于使用要求。借助图2详细阐明在此描述的电阻元件的第一实施例。不同于图I中的电阻元件，在图2中的电阻元件中没有整面地经由第一接触元件5将电流注入到基体2中，而是在基体2和第一接触元件5之间存在钝化元件4。钝化元件4例如为由二氧化硅或者氮化硅制成的电绝缘层，在所述电绝缘层中设置有开口。在开口之下存在凹部3，其中移除基体2的材料。当前，凹部3例如为机械地或者借助于激光辐射设置到基体2中的孔。在凹部3的 区域中存在与基体2电接触并且直接接触的第一接触元件5。在此，凹部3具有侧面3a和底面3b，所述侧面和底面分别完全地被第一接触元件5覆盖。通过凹部3的深度能够在保持基体2的厚度d相同的情况下调节第一接触元件5和在基体2的第二主面2b处的第二接触元件6之间的距离。这就是说，通过凹部的深度能够调节短路电流路径h并且因此调节电阻元件的电阻值。此外，能够经由凹部D的直径调节电阻。直径D越大，越多的电流就能够通过三维的电流运输流过基体2。例如由硅制成的基体的掺杂浓度能够由于凹部而在最多IO1Vcm3的范围内选择，其中基体2的厚度能够选择为最少为100 大，这确保电阻元件I的足够的机械稳定性。在25°C至150°C之间的温度上升的情况下，能够达到>2的电阻上升的系数，其中能够经由凹部深度，即短路路径h的长度在最少3 Q和最多10 Q之间调节电阻值。电阻元件I的横向尺寸L例如选择成使得其基面最多为1mm2。结合图3的示意剖面图详细阐明在此描述的电阻元件I的另一实施例。在所述实施例中，凹部3棱锥形地构成。基体2的第一主面2a例如为硅(100)表面。凹部3借助于各向异性的刻蚀，例如以借助于KOH的湿化学刻蚀产生。由此形成棱锥形的凹部，所述凹部具有大约35. 3°的半张角a，所述张角通过硅晶体结构来预设。基于各项异性的刻蚀，一旦构成棱锥，刻蚀过程就在没有外部协助的情况下终止。通过棱锥的尖部到基体2的第二主面2b的距离来确定在设置到凹部3中的第一接触元件5和第二接触元件6之间短路路径的长度h。通过在当前还用作刻蚀掩模的钝化元件4中的例如圆形的开口的最大直径D能够在预设基体2的厚度d时以简单的方式调节短路路径的长度h。因此，尤其简单地制造电阻元件I是可能的。唯一的困难为，由于凹部的复杂的几何结构和由此在第一接触元件5和基体2之间的接触面，计算机仿真或者实验是必须的，以确定凹部3的最大直径D，以便调节预设的电阻值。借助图4的示意俯视图详细阐明用于制造多个电阻元件I的在此描述的方法。图4示出晶圆20中的小的部分的俯视图。在此，图4示出四个电阻元件1，其中在钝化元件4中构造具有不同直径D的开口。基于在作用为刻蚀掩模的钝化元件4中的不同大小的开口，通过上面描述的刻蚀工艺产生具有不同的最大的直径D和不同深度的凹部3。换而言之，能够在单独的晶圆上产生多个电阻元件1，所述电阻元件关于其凹部3并且因此关于其电阻值而彼此不同。在此，晶圆的厚度和掺杂浓度对于全部电阻元件是相同的。结合图5A的示意电流简图详细阐明在此描述的照明装置的第一实施例。照明装置包括发光二极管的第一布置7，所述第一布置包括至少一个第一类型的发光二极管7a。发光二极管7a例如为发射红光的发光二极管芯片。发射红光的发光二极管芯片具有其所辐射的光强度的相对强的温度相关性。因此，辐射光的强度随着温度上升而强烈的下降。照明装置还具有发光二极管的第二布置8，所述第二布置包括至少一个第二类型的发光二极管Sb。发光二极管Sb例如为发射蓝光的发光二极管，所述发光二极管具有比第一类型的发光二极管7a更低的温度敏感性。在此，发光材料能够设置在发光二极管Sb的下游，使得发光二极管发射白色、绿色或黄色的光。这就是说，由第二类型的发光二极管8a辐射的光的强度与在第一类型的发光二极管7a中相比随着上升的温度而较不强烈地下降。在此描述的、如例如结合图2和3描述那样的电阻元件I与发光二极管的第二布置8连接成串联电路10。串联电路10与发光二极管的第一布置并联连接。照明装置还具有第 一和第二接触位置9a、9b。现在，电阻元件I由于其正的温度系数而用于通过随着上升的温度在电阻元件Ia处消耗更多的功率并且因此由第二类型的发光二极管的第二布置8产生更少的光，而随着上升的温度补偿第一类型的发光二极管7a的强度下降。这就是说，由于并联电路，在发光二极管的第二布置8中的电压更大并且更少的电流流过第二布置8，而更高的电流流过第一布置7。以该方式能够由照明装置产生混合光，所述混合光具有尤其恒定的色度坐标。借助图5b示例地示出，能够以发光二极管的其他布置18来补充照明装置。例如，发光二极管的其他装置18包括第二、第一和/或其他类型的发光二极管。在在此描述的照明装置中可行的是，当前作为发光二极管芯片的发光二极管和电阻元件设置在共同的壳体中，使得形成照明装置的尤其紧凑的结构。不通过根据实施例的描述而将本发明限制于此。相反地，本发明包括任意新的特征以及特征的任意组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意组合，即使这些特征或者这些组合本身没有明确地在权利要求中或者实施例中说明。本申请要求德国专利申请102010008603. 7的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
权利要求
1.电阻元件(1)，所述电阻元件具有 -基体(2 )，所述基体用半导体材料制成， -第一接触元件(5 )，所述第一接触元件与所述基体(2 )导电连接，和 -第二接触元件(6 )，所述第二接触元件与所述基体(2 )导电连接，其中 -所述基体(2)具有第一主面(2a)，在所述第一主面中设置有凹部(3)， -所述第一接触元件(5 )在所述凹部(3 )中至少局部地与所述基体(2 )导电连接， -所述基体(2)具有第二主面(2b)，所述第二主面对置于所述第一主面(2a)设置， -所述第二接触元件(6)在所述第二主面(2b)处至少局部地与所述基体(2)导电连接。
2.根据上一权利要求所述的电阻元件(1)，其中在所述第一主面(2a)和所述第一接触元件(5)之间设置有电绝缘的钝化元件(4)。
3.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述第一接触元件(5)和所述基体仅仅在所述凹部(3)的区域中彼此导电连接。
4.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述凹部具有至少一个侧面(3a)和至少一个底面(3b)，其中 -所述至少一个侧面(3a)和所述至少一个底面(3b)朝向所述基体(2)对所述凹部限界，并且 -所述至少一个侧面(3a)和所述至少一个底面(3b)完全地与所述第一接触元件(5)直接接触。
5.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述凹部棱锥式地构成，所述棱锥的尖部朝向所述第二主面(2b )。
6.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述凹部在其至少一个侧面(3a)和其至少一个底面(3b)处具有刻蚀工艺的痕迹。
7.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，所述电阻元件具有 -正的温度系数。
8.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述基体(2)由掺杂的硅制成，其中掺杂材料浓度为至少1015cm_3和至多1017cm_3。
9.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述基体(2)具有至少lOOym的厚度。
10.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(I)，其中所述第一主面(2a)和/或所述第二主面(2b)具有最多Imm2的基面。
11.用于制造多个根据上述权利要求之一所述的电阻元件(I)的方法，所述方法具有下述步骤 -提供由半导体材料制成的晶圆(20)； -将钝化元件(4)施加到所述晶圆(20)的第一主面(20a)上； -在所述钝化元件(4)中局部地形成开口，在所述开口中分别露出所述半导体材料； -对所述开口中露出的所述半导体材料进行湿化学刻蚀方法，以形成凹部(3);并且 -将第一接触元件(5)设置到所述凹部中的至少一些中。
12.根据上一权利要求所述的方法，其中所述凹部中的至少两个具有彼此不同的最大直径(D)。
13.照明装置，所述照明装置具有 -发光二极管的第一布置(7)，所述发光二极管的第一布置包括至少一个第一类型的发光二极管(7a)， -发光二极管的第二布置(8)，所述发光二极管的第二布置包括至少一个第二类型的发光二极管(8a)，和 -根据权利要求I至10之一所述的电阻元件(I)，其中 -所述第一类型的发光二极管(8a)具有与所述第二类型的发光二极管(Sb)不同的温度相关性， -所述电阻元件(I)和所述发光二极管的第二布置(8 )形成串联电路(10 )，并且 -所述串联电路(10)和所述发光二极管的第一布置(7)形成并联电路。
全文摘要
提出了一种电阻元件(1)，具有-基体(2)，所述基体用半导体材料制成，-第一接触元件(5)，所述第一接触元件与基体(2)导电连接，和-第二接触元件(6)，所述第二接触元件与基体(2)导电连接，其中-基体(2)具有第一主面(2a)，凹部(3)设置到所述第一主面中，-第一接触元件(5)在凹部(3)中至少局部地与基体(2)导电连接，-基体(2)具有第二主面(2b)，所述第二主面对置于第一主面(2a)设置，-第二接触元件(6)在第二主面(2b)处至少局部地与基体(2)导电连接。
文档编号H01C7/112GK102763175SQ201180010252
公开日2012年10月31日 申请日期2011年2月1日 优先权日2010年2月19日
发明者克里斯特·贝格内克 申请人:欧司朗光电半导体有限公司
技术领域：
提出了一种电阻元件。
发明内容
要实现的目的在于，提出一种电阻元件，其尤其良好地适用于与例如发光二极管、激光二极管或光电检测器的光电子器件一起应用。根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件具有基体。基体例如用半导体材料形成。这就是说，基体能够由半导体材料制成，例如将掺杂材料设置到所述半导体材料中。例如，基体由n掺杂或者p掺杂的硅制成。然而还可能的是，基体具有层结构，在所述层结构中例如彼此层状重叠地设有半导体材料和金属。 根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件包括第一接触元件。第一接触元件与基体导电连接。接触元件由导电材料制成，例如由金属制成。例如，第一导电元件构成为层，所述层局部地施加到基体上并且遵循基体的轮廓。于是，层能够与基体处于直接的接触。根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件包括与基体导电连接的第二接触元件。第二接触元件同样能够由例如金属的导电材料制成。第二接触元件能够构成为层，所述层形状配合地局部地施加在基体上。在此，第一和第二接触元件没有直接地彼此导电连接，而是电阻元件的至少一个基体设置在第一和第二接触元件之间。这就是说，在第一和第二接触元件之间的电流流过基体或者流过基体的至少一部分。根据电阻元件的至少一个实施形式，基体具有第一主面，凹部设置到所述主面中。这就是说，在基体的第一主面处，——例如在基体的上侧处——取出基体的材料，使得基体在那里具有孔或者开口。在此，优选凹部并未构成为使得所述凹部从基体的一侧达到基体的对置的侧处，而是通过凹部仅仅在基体中形成没有完全地穿透基体的开口或者孔。根据电阻元件的至少一个实施形式，第一接触元件在凹部中至少局部地与基体导电连接。例如，在凹部的区域中，至少基体的85%能够由接触元件所覆盖。在此可能的是，基体在凹部的区域中完全地由接触元件覆盖。因此，接触元件能够在凹部中与基体直接地接触。例如，基体在凹部的区域中以第一接触元件的材料覆层。根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件的基体具有第二主面。第二主面例如对置于第一主面设置。电阻元件的基体例如能够根据圆柱体或者长方体的类型构成。因此，基体的主面例如通过圆柱体或者长方体的盖面形成。根据电阻元件的至少一个实施形式，第二接触元件在第二主面处至少局部地与基体导电连接。例如，第二接触元件为此局部地或者完全地覆盖第二主面。第二接触元件例如能够作为金属层施加到基体的第二主面上。尤其可能的是，第二接触元件和基体彼此直接地接触。
根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件包括基体，所述基体以半导体材料形成。此外，电阻元件包括分别与基体导电连接的第一和第二接触元件。在此，基体具有第一主面，将凹部设置到所述第一主面中。第一接触元件在凹部中至少局部地与基体导电连接。基体还具有第二主面，所述第二主面对置于第一主面设置。第二接触元件在第二主面处至少局部地与基体导电连接。在电阻元件的工作中，例如从第一接触元件流出的电流穿流过基体并且从那里到达第二接触元件中。在此，基体中的凹部例如从第一主面朝第二主面延伸。由于将第一接触元件设置到凹部中并且在那里与基体导电连接的事实，通过凹部减小了在第一接触元件和第二接触元件之间穿过基体的短路路径。以该方式可能的是，选择相对厚的、机械稳定的基体，其中通过凹部将穿过基体的短路路径减小为使得尽管使用厚的基体而电阻元件的电阻仍不变得过大，以便例如用于如发光二极管的光电子半导体器件。经由凹部的深度，即在第一接触元件和第二接触元件之间的距离或者穿过基体的、由此形成的短路路径的长度，能够以简单的方式调节电阻元件的电阻，使得例如能够进行将电阻匹配于发光二极管芯片的正向电压和亮度，电阻元件与所述发光二极管芯片一起使用。根据电阻元件的至少一个实施形式，在第一主面和第一接触元件之间设置电绝缘 的钝化元件。这就是说，第一接触元件至少局部地没有与基体的第一主面直接接触，而是在第一接触元件和基体的第一主面的区域之间设置电绝缘的钝化元件。电绝缘的钝化元件例如为电绝缘层，所述电绝缘层能够由陶瓷材料、氮化娃或者二氧化娃制成。根据电阻元件的至少一个实施形式，第一接触元件和基体仅仅在基体的凹部区域中彼此导电连接。这就是说，仅在凹部的区域中存在有第一接触元件和基体之间的导电接触。这能够通过如下方式来实现第一接触元件仅仅在凹部的区域中施加到基体上，或者基体的一些部分借助于电绝缘的钝化元件与接触元件电绝缘。例如，钝化元件在基体的第一主面处包围凹部，并且第一接触元件至少局部地直接地施加到钝化元件上和在凹部区域中施加到基体上。根据电阻元件的至少一个实施形式，在基体中的凹部具有至少一个侧面和至少一个底面，其中至少一个侧面和至少一个底面朝向基体对凹部限界。朝向上部，即在朝向基体的第一主面的方向上例如将第一接触元件设置到凹部中。于是，至少一个侧面和至少一个底面能够完全地与第一接触元件形成直接的接触。换而言之，在凹部中露出的基体能够在凹部中完全地被第一接触元件所覆盖。根据电阻元件的至少一个实施形式，凹部棱锥式地构成，所述棱锥的尖部朝向第二主面。这就是说，棱锥从第一主面起朝着第二主面变细。于是，在横截面中凹部例如能够具有三角形的形状，其中三角形的尖部朝向基体的第二主面。根据电阻元件的至少一个实施形式，凹部在其至少一个侧面和其至少一个底面处具有刻蚀工艺的痕迹。换而言之，凹部于是通过刻蚀工艺产生。例如，凹部能够通过例如借助于KOH的湿化学各向异性刻蚀工艺产生。如果基体例如以硅形成并且在第一主面处露出(100)-表面，则借助于湿化学各向异性刻蚀过程来在基体中产生棱锥状的凹部。于是，棱锥的一半的张角理想地为35. 3°。由于各向异性的刻蚀，一旦构成棱锥或者棱锥状凹部，就结束刻蚀过程。根据电阻元件的至少一个实施形式，电阻元件具有正的温度系数。这表示，随着电阻元件温度的上升，其电阻也上升。根据电阻元件的至少一个实施形式，基体由n掺杂或p掺杂的掺杂的硅制成。在此，掺杂材料浓度优选为至少IO15CnT3和至多1016cm_3。在此，相对低的掺杂材料浓度是期望的，以便达到高的正温度系数。优选地，电阻元件的电阻在25°C和150°C之间的温度范围内上升为至少两倍、优选上升为至少三倍。因此，该系数对于由硅制成的基体而言对IO1Vcm3的P掺杂浓度大约为3. 3，对IOlfVcm3的掺杂浓度大约为2. 9并且对IO1Vcm3的掺杂浓度大约为2. 2。对于IO1Vcm3的掺杂浓度，该系数仅还为I. 8，这对于例如与发光二极管一起使用而言是过小的。根据电阻元件的至少一个实施形式，基体具有至少100 的厚度。在此，厚度为在没有凹部的第一主面和第二主面之间的距离。在此，在低的掺杂浓度的情况下，这种厚度的基体通过凹部实现，所述凹部将在第一接触元件和第二接触元件之间的短路路径降低至使得电阻元件的电阻位于最高IOQ的范围内，这例如对于与光电子半导体器件一起使用而言是所希望的。例如，电阻至少为3Q。在此，第一主面和/或第二主面的基面例如能够最多为1_2。·此外，提出一种用于制造多个电阻元件的方法。借助该方法能够制造在此描述的电阻元件。这就是说，针对电阻元件所公开的特征也针对该方法公开并且反之亦然。在此，方法包括下述步骤，首先提供由半导体材料制成的晶圆。晶圆的半导体材料在随后的电阻元件中形成基体。接下来，将钝化元件施加到晶圆的第一主面上。晶圆的第一主面稍后在电阻元件中对应于基体的第一主面。钝化元件例如作为由如氮化硅或二氧化硅的电绝缘材料所制成的层来施加。在钝化元件中局部地形成开口，在所述开口中露出半导体材料。这可以通过掩模技术进行，使得晶圆的半导体材料在开口的区域中没有被钝化元件覆盖或者事后将钝化兀件移除。接下来，对开口中露出的半导体材料进行湿化学刻蚀方法——例如借助于KOH——以形成凹部。如果例如露出在开口中的娃(100)表面，则通过各向异性的湿化学刻蚀方法构成棱锥状的凹部，所述凹部的尖部背离晶圆的第一主面。棱锥的高度和因此在随后的电阻元件中的短路路径的长度通过晶圆的厚度、即随后的基体的厚度和在钝化元件中的开口的直径，即随后的凹部的最大直径来确定。因此，在相同厚度的预设的晶圆中，能够仅通过开口的大小和形状调节要制造的电阻元件的电阻。特别可行的是，在晶圆上制造具有不同电阻的电阻元件，在所述电阻元件中选择在钝化元件中的不同大小的开口。在另一方法步骤中，分别能够将第一接触元件设置到通过刻蚀工艺形成的凹部中。在此，根据方法的至少一个实施形式，在晶圆中至少两个凹部能够具有彼此不同的最大直径。这就是说，因此，所关联的电阻元件具有不同的电阻。在另一方法步骤中，带有在晶圆中产生的凹部的晶圆能够划分成单个电阻元件。在此，第二接触元件的施加能够在分割之前或者之后进行。还提出一种照明装置。照明装置例如包含多个在工作中产生电磁辐射的发光二极管芯片。根据照明装置的至少一个实施形式，照明装置具有第一发光二极管布置，其包括至少一个第一类型的发光二极管。例如，第一布置包括一个或多个发射红光的发光二极管
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心/T 照明装置还包括第二发光二极管布置，其包括至少一个第二类型的发光二极管。例如，第二布置包括一个或多个在工作中发射绿色或者蓝色光的发光二极管芯片。在此，第一类型的发光二极管和第二类型的发光二极管在其温度相关性方面有所不同。第一类型的发光二极管与第二类型的发光二极管相比在温度上升时以更低的效率产生电磁辐射。换而言之，第一类型的发光二极管与第二类型的发光二极管相比是更加温度敏感的，与在第二类型的发光二极管中相比，由第一类型发光二极管所辐射的光的强度随着温度的上升更大幅地下降。照明装置还包括在此描述的电阻元件。在此，第二发光二极管布置和电阻元件形成串联电路，并且该串联电路与第一发光二极管布置形成并联电路。 这就是说，较不温度敏感的发光二极管与电阻元件组合成串联电路，该串联电路并联于更加温度敏感的发光二极管。借助这种照明装置能够产生由第一发光二极管布置和第二发光二极管布置所辐射的混合光的、具有特别高的色彩均匀性的混合光。在发光装置的工作中，电阻元件的电阻随着温度升高而增大，使得更大电压降在电阻元件处并且更少电压降在第二类型的发光二极管处。在此，将电阻元件的正温度系数以及电阻调节为，使得第二类型的发光二极管的辐射功率降低由于在电阻元件处的功率降落而对应于第一类型的发光二极管的辐射功率降低，所述第一类型的发光二极管由于其提高的温度敏感性而发射更低强度的电磁辐射。
下面，根据实施例和相关附图详细阐明在此描述的电阻元件、在此描述的方法和在此描述的照明装置。借助图I的示意的剖面图详细阐明在此描述的电阻元件所基于的问题。借助图2的示意的剖面图详细阐明在此描述的电阻元件的第一实施例。借助图3的示意的剖面图详细阐明在此描述的电阻元件的第二实施例。借助图4的示意俯视图详细阐明在此描述的方法。借助图5A和5B的示意的电路简图详细阐明在此描述的照明装置的实施例。相同的、同类的或者起相同作用的元件在附图中设有相同的附图标记。附图和在附图中示出的元件彼此间的大小比例不能够视为是按照比例的。相反地，为了更好的可视性和/或为了更好的理解而能够夸张大地示出各个元件。
具体实施例方式图I在示意的剖面图中示出传统的电阻元件I。电阻元件I包括以掺杂的娃形成的基体2。基体2具有电阻的正温度系数，这就是说，随着温度上升，基体2的电阻也增大。基体2例如具有长方体或者圆柱体的形状。第一接触元件5施加到基体2的第一主面2a上。第二接触元件6施加到基体的对置于第一主面2a的第二主面2b上。接触元件5、6由导电材料制成，例如由金属制成。例如，接触元件5、6例如包含金和/或钼。还可能的是，接触元件5、6由招制成或者包含招。此外,接触元件5、6能够为例如具有下述层序列的多层金属化部Al/TiWN/Ti/Pt/Au或者Al/Ti/Pt/Au。在第一接触元件5和第二接触元件6之间穿过基体2的短路路径具有长度h，所述长度当前通过基体2的厚度d确定。为了使基体2足够机械稳定，所述基体应该具有至少lOOiim、例如在IOOiim和500iim之间、例如在IOOiim和200iim之间的厚度。由此形成的短路路径h大至使得电阻元件的电阻保持在3 Q和IOQ之间的范围内，基体2的掺杂必须选得极其高，例如大于1019/cm3。然而，这导致，电阻随温度的上升过小而不能例如在应用蓝色的发光二极管时相比较于红色发光二极管来补偿功率下降。此外，根据图1，电阻元件I的电阻值仅能够在温度系数保持不变的情况下通过降低基体的厚度来调节，使得借助晶圆不能够产生不同的电阻元件。因此，难以将电阻匹配于使用要求。借助图2详细阐明在此描述的电阻元件的第一实施例。不同于图I中的电阻元件，在图2中的电阻元件中没有整面地经由第一接触元件5将电流注入到基体2中，而是在基体2和第一接触元件5之间存在钝化元件4。钝化元件4例如为由二氧化硅或者氮化硅制成的电绝缘层，在所述电绝缘层中设置有开口。在开口之下存在凹部3，其中移除基体2的材料。当前，凹部3例如为机械地或者借助于激光辐射设置到基体2中的孔。在凹部3的 区域中存在与基体2电接触并且直接接触的第一接触元件5。在此，凹部3具有侧面3a和底面3b，所述侧面和底面分别完全地被第一接触元件5覆盖。通过凹部3的深度能够在保持基体2的厚度d相同的情况下调节第一接触元件5和在基体2的第二主面2b处的第二接触元件6之间的距离。这就是说，通过凹部的深度能够调节短路电流路径h并且因此调节电阻元件的电阻值。此外，能够经由凹部D的直径调节电阻。直径D越大，越多的电流就能够通过三维的电流运输流过基体2。例如由硅制成的基体的掺杂浓度能够由于凹部而在最多IO1Vcm3的范围内选择，其中基体2的厚度能够选择为最少为100 大，这确保电阻元件I的足够的机械稳定性。在25°C至150°C之间的温度上升的情况下，能够达到>2的电阻上升的系数，其中能够经由凹部深度，即短路路径h的长度在最少3 Q和最多10 Q之间调节电阻值。电阻元件I的横向尺寸L例如选择成使得其基面最多为1mm2。结合图3的示意剖面图详细阐明在此描述的电阻元件I的另一实施例。在所述实施例中，凹部3棱锥形地构成。基体2的第一主面2a例如为硅(100)表面。凹部3借助于各向异性的刻蚀，例如以借助于KOH的湿化学刻蚀产生。由此形成棱锥形的凹部，所述凹部具有大约35. 3°的半张角a，所述张角通过硅晶体结构来预设。基于各项异性的刻蚀，一旦构成棱锥，刻蚀过程就在没有外部协助的情况下终止。通过棱锥的尖部到基体2的第二主面2b的距离来确定在设置到凹部3中的第一接触元件5和第二接触元件6之间短路路径的长度h。通过在当前还用作刻蚀掩模的钝化元件4中的例如圆形的开口的最大直径D能够在预设基体2的厚度d时以简单的方式调节短路路径的长度h。因此，尤其简单地制造电阻元件I是可能的。唯一的困难为，由于凹部的复杂的几何结构和由此在第一接触元件5和基体2之间的接触面，计算机仿真或者实验是必须的，以确定凹部3的最大直径D，以便调节预设的电阻值。借助图4的示意俯视图详细阐明用于制造多个电阻元件I的在此描述的方法。图4示出晶圆20中的小的部分的俯视图。在此，图4示出四个电阻元件1，其中在钝化元件4中构造具有不同直径D的开口。基于在作用为刻蚀掩模的钝化元件4中的不同大小的开口，通过上面描述的刻蚀工艺产生具有不同的最大的直径D和不同深度的凹部3。换而言之，能够在单独的晶圆上产生多个电阻元件1，所述电阻元件关于其凹部3并且因此关于其电阻值而彼此不同。在此，晶圆的厚度和掺杂浓度对于全部电阻元件是相同的。结合图5A的示意电流简图详细阐明在此描述的照明装置的第一实施例。照明装置包括发光二极管的第一布置7，所述第一布置包括至少一个第一类型的发光二极管7a。发光二极管7a例如为发射红光的发光二极管芯片。发射红光的发光二极管芯片具有其所辐射的光强度的相对强的温度相关性。因此，辐射光的强度随着温度上升而强烈的下降。照明装置还具有发光二极管的第二布置8，所述第二布置包括至少一个第二类型的发光二极管Sb。发光二极管Sb例如为发射蓝光的发光二极管，所述发光二极管具有比第一类型的发光二极管7a更低的温度敏感性。在此，发光材料能够设置在发光二极管Sb的下游，使得发光二极管发射白色、绿色或黄色的光。这就是说，由第二类型的发光二极管8a辐射的光的强度与在第一类型的发光二极管7a中相比随着上升的温度而较不强烈地下降。在此描述的、如例如结合图2和3描述那样的电阻元件I与发光二极管的第二布置8连接成串联电路10。串联电路10与发光二极管的第一布置并联连接。照明装置还具有第 一和第二接触位置9a、9b。现在，电阻元件I由于其正的温度系数而用于通过随着上升的温度在电阻元件Ia处消耗更多的功率并且因此由第二类型的发光二极管的第二布置8产生更少的光，而随着上升的温度补偿第一类型的发光二极管7a的强度下降。这就是说，由于并联电路，在发光二极管的第二布置8中的电压更大并且更少的电流流过第二布置8，而更高的电流流过第一布置7。以该方式能够由照明装置产生混合光，所述混合光具有尤其恒定的色度坐标。借助图5b示例地示出，能够以发光二极管的其他布置18来补充照明装置。例如，发光二极管的其他装置18包括第二、第一和/或其他类型的发光二极管。在在此描述的照明装置中可行的是，当前作为发光二极管芯片的发光二极管和电阻元件设置在共同的壳体中，使得形成照明装置的尤其紧凑的结构。不通过根据实施例的描述而将本发明限制于此。相反地，本发明包括任意新的特征以及特征的任意组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意组合，即使这些特征或者这些组合本身没有明确地在权利要求中或者实施例中说明。本申请要求德国专利申请102010008603. 7的优先权，其公开内容通过引用合并于此。
权利要求
1.电阻元件(1)，所述电阻元件具有 -基体(2 )，所述基体用半导体材料制成， -第一接触元件(5 )，所述第一接触元件与所述基体(2 )导电连接，和 -第二接触元件(6 )，所述第二接触元件与所述基体(2 )导电连接，其中 -所述基体(2)具有第一主面(2a)，在所述第一主面中设置有凹部(3)， -所述第一接触元件(5 )在所述凹部(3 )中至少局部地与所述基体(2 )导电连接， -所述基体(2)具有第二主面(2b)，所述第二主面对置于所述第一主面(2a)设置， -所述第二接触元件(6)在所述第二主面(2b)处至少局部地与所述基体(2)导电连接。
2.根据上一权利要求所述的电阻元件(1)，其中在所述第一主面(2a)和所述第一接触元件(5)之间设置有电绝缘的钝化元件(4)。
3.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述第一接触元件(5)和所述基体仅仅在所述凹部(3)的区域中彼此导电连接。
4.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述凹部具有至少一个侧面(3a)和至少一个底面(3b)，其中 -所述至少一个侧面(3a)和所述至少一个底面(3b)朝向所述基体(2)对所述凹部限界，并且 -所述至少一个侧面(3a)和所述至少一个底面(3b)完全地与所述第一接触元件(5)直接接触。
5.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述凹部棱锥式地构成，所述棱锥的尖部朝向所述第二主面(2b )。
6.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述凹部在其至少一个侧面(3a)和其至少一个底面(3b)处具有刻蚀工艺的痕迹。
7.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，所述电阻元件具有 -正的温度系数。
8.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述基体(2)由掺杂的硅制成，其中掺杂材料浓度为至少1015cm_3和至多1017cm_3。
9.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(1)，其中所述基体(2)具有至少lOOym的厚度。
10.根据上述权利要求之一所述的电阻元件(I)，其中所述第一主面(2a)和/或所述第二主面(2b)具有最多Imm2的基面。
11.用于制造多个根据上述权利要求之一所述的电阻元件(I)的方法，所述方法具有下述步骤 -提供由半导体材料制成的晶圆(20)； -将钝化元件(4)施加到所述晶圆(20)的第一主面(20a)上； -在所述钝化元件(4)中局部地形成开口，在所述开口中分别露出所述半导体材料； -对所述开口中露出的所述半导体材料进行湿化学刻蚀方法，以形成凹部(3);并且 -将第一接触元件(5)设置到所述凹部中的至少一些中。
12.根据上一权利要求所述的方法，其中所述凹部中的至少两个具有彼此不同的最大直径(D)。
13.照明装置，所述照明装置具有 -发光二极管的第一布置(7)，所述发光二极管的第一布置包括至少一个第一类型的发光二极管(7a)， -发光二极管的第二布置(8)，所述发光二极管的第二布置包括至少一个第二类型的发光二极管(8a)，和 -根据权利要求I至10之一所述的电阻元件(I)，其中 -所述第一类型的发光二极管(8a)具有与所述第二类型的发光二极管(Sb)不同的温度相关性， -所述电阻元件(I)和所述发光二极管的第二布置(8 )形成串联电路(10 )，并且 -所述串联电路(10)和所述发光二极管的第一布置(7)形成并联电路。
全文摘要
提出了一种电阻元件(1)，具有-基体(2)，所述基体用半导体材料制成，-第一接触元件(5)，所述第一接触元件与基体(2)导电连接，和-第二接触元件(6)，所述第二接触元件与基体(2)导电连接，其中-基体(2)具有第一主面(2a)，凹部(3)设置到所述第一主面中，-第一接触元件(5)在凹部(3)中至少局部地与基体(2)导电连接，-基体(2)具有第二主面(2b)，所述第二主面对置于第一主面(2a)设置，-第二接触元件(6)在第二主面(2b)处至少局部地与基体(2)导电连接。
文档编号H01C7/112GK102763175SQ201180010252
公开日2012年10月31日 申请日期2011年2月1日 优先权日2010年2月19日
发明者克里斯特·贝格内克 申请人:欧司朗光电半导体有限公司
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