專利名稱：光電子半導(dǎo)體本體及其制造方法
光電子半導(dǎo)體本體及其制造方法
本專利申請要求德國專利申請102007019773.1和102007022947.1 的優(yōu)先權(quán)，它們的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此.
本發(fā)明涉及一種光電子半導(dǎo)體本體和一種用于制造光電子半導(dǎo)體 本體的方法。
本發(fā)明的任務(wù)是，說明一種具有改進(jìn)的效率和/或改進(jìn)的電特性的 光電子半導(dǎo)體本體。
這些任務(wù)通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的光電子半導(dǎo)體本體以及用于制 造光電子半導(dǎo)體本體的方法來解決.
本發(fā)明的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案分別在從屬權(quán)利要求中說明，它們 的公開內(nèi)容特此被明確地結(jié)合于說明書中.
根據(jù)本發(fā)明的光電子半導(dǎo)體本體具有半導(dǎo)體層序列，該半導(dǎo)體層 序列包含適于產(chǎn)生電磁輻射的有源層。
有源層具有pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱(SQW， single quantum well)或者多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW)用于產(chǎn)生輻射.名稱量子阱結(jié)構(gòu)在 此并未闡明量子化的維度方面的含義.由此，其尤其是包括量子槽、 量子線和量子點(diǎn)以及這些結(jié)構(gòu)的任意組合。MQW結(jié)構(gòu)的例子在出版物 WO 01/39282、 US5，831，277、 US6，172，382 Bl和US5，684，309中進(jìn)行了 描述，它們的公開內(nèi)容就此而言通過引用結(jié)合于此.
半導(dǎo)體本體被設(shè)置用于從正面發(fā)射電磁輻射，在與正面對置的背
面上布置有第一和第二電連接層。第一和第二電連接層借助分離層來 彼此電絕緣，
在此，"在與正面對置的背面上布置"表示半導(dǎo)體層序列的第一 或笫二電連接層的至少一部分在從正面向背面的方向上跟隨.然而并 不需要將整個(gè)第一或第二電連接層布置在背面上。而是第二電連接層 的部分區(qū)域從背面穿過有源層的貫通部朝著正面的方向延伸.然而第 一電連接層、第二電連接層和分離層被構(gòu)建為使得它們特別是在背面 上橫向地重疊.
在半導(dǎo)體本體的一個(gè)擴(kuò)展方案中，笫一和/或第二電連接層將從有 源區(qū)朝著背面的方向發(fā)射的電磁輻射的部分向正面的方向反射，有利的是，半導(dǎo)體層序列的發(fā)射光的正面沒有電接觸部、如接合 焊盤。以這種方式來降低由于電接觸部而遮擋和/或吸收由有源區(qū)在工 作中發(fā)射的電磁輻射的一部分的風(fēng)險(xiǎn)。例如可以有利地省去與在半導(dǎo) 體層序列的正面上制造這種接觸部關(guān)聯(lián)的費(fèi)事的方法步驟，譬如將半 導(dǎo)體層序列的正面?zhèn)鹊谋砻鎾伖?，?或制造具有大的厚度但是具有小 的橫向延伸的金屬接片用于擴(kuò)展電流，和/或可以有利地省去限制或者 防止電流注入電接觸部之下的半導(dǎo)體層序列的區(qū)域中的措施，譬如在 接觸部之下構(gòu)建電絕緣層、肖特基勢壘和/或離子注入?yún)^(qū)域。
在另一擴(kuò)展方案中，半導(dǎo)體本體是薄膜發(fā)光二極管芯片.特別地， 其在其背面上具有支承襯底.在一個(gè)擴(kuò)展方案中，第一和第二連接層 至少部分地被布置在半導(dǎo)體層序列和支承襯底之間。
薄膜發(fā)光二極管芯片的特征在于以下表征特征中的至少一個(gè)
-在產(chǎn)生輻射的半導(dǎo)體層序列的朝向支承元件、特別是支承襯底 的主面上施加或者構(gòu)建有反射層，該反射層將在半導(dǎo)體層序列中產(chǎn)生 的電磁輻射的至少一部分反射回該半導(dǎo)體層序列中，其中產(chǎn)生輻射的 半導(dǎo)體層序列特別是產(chǎn)生輻射的外延層序列；
-薄膜發(fā)光二極管芯片具有支承元件，該支承元件并不是其上外 延生長了半導(dǎo)體層序列的生長襯底，而是獨(dú)立的支承元件，該支承元 件事后被固定在半導(dǎo)體層序列上；
-半導(dǎo)體層序列具有在20nm或更小的范圍內(nèi)的厚度，尤其是在 10nm或更小的范圍內(nèi)的厚度；
-半導(dǎo)體層序列沒有生長襯底。在此，"沒有生長襯底"表示必
要時(shí)為了生長而使用的生長襯底被從半導(dǎo)體層序列去除或者至少被大 大薄化。特別地，該生長襯底被薄化為使得其本身或者僅僅與外延層 序列一同不是自支承的，被大大薄化的生長襯底的殘留部分特別不適 合作為這種用于生長襯底功能的襯底；以及
—半導(dǎo)體層序列包含具有至少一個(gè)如下的面的至少一個(gè)半導(dǎo)體 層該面具有混勻結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在理想情況下導(dǎo)致光在半導(dǎo)體層序列 中的近似各態(tài)歷經(jīng)的分布，也就是說，其具有盡可能各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)的 散射特性。
薄膜發(fā)光二極管芯片的基本原理例如在I. Schnitzer等人于1993 年10月18日在Appl. Phys. Lett. 63 (16)的第2174 - 2176頁中進(jìn)行了描述，其就此而言的公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此.在出版物EP 0905797 A2和WO 02/13281 Al中描述了薄膜發(fā)光二極管芯片的例子， 它們就此而言的公開內(nèi)容同樣通過引用結(jié)合于此.
薄膜發(fā)光二極管芯片良好地近似于郎伯表面輻射器并且因此例如 良好地適于應(yīng)用在前大燈，譬如機(jī)動(dòng)車前大燈中.
在另一擴(kuò)展方案中，半導(dǎo)體本體在半導(dǎo)體層序列和笫一和/或第二 電連接層之間至少部分地具有半導(dǎo)電的或者電絕緣的鏡面層 (Spiegelschicht).鏡面層的折射率例如與半導(dǎo)體層序列的如下層的 折射率偏差l或者更多該層在朝著正面的方向上跟隨在鏡面層之后， 并且特別是與該鏡面層鄰接。在一個(gè)擴(kuò)展方案中，鏡面層包含電介質(zhì)、 如SK)2。在另一擴(kuò)展方案中，分離層至少部分地被構(gòu)建為電絕緣的鏡 面層，
在一個(gè)改進(jìn)方案中，半導(dǎo)電的或者電絕緣的鏡面層包含分布式布 拉格反射器(DBR， Distributed Bragg Reflector )，其包含交替地具有 高折射率和低折射率的層對。
在一個(gè)擴(kuò)展方案中，半導(dǎo)電的或者電絕緣的鏡面層覆蓋半導(dǎo)體層 堆疊的背面主面的50%或者更多.在另一擴(kuò)展方案中，鏡面層具有多 個(gè)開口，第一和/或第二電連接層的部分區(qū)域通過這些開口向半導(dǎo)體層 序列延伸.
半導(dǎo)電的或者電絕緣的鏡面層例如由于折射率的變化而具有特別 高的反射系數(shù)，使得其特別有效地將由有源區(qū)朝著背面的方向發(fā)射的 電磁輻射朝著正面的方向反射。借助如下鏡面層將工作電流特別均勻 地注入到半導(dǎo)體層序列中該鏡面層具有多個(gè)開口，第一和/或第二電 連接層的部分區(qū)域延伸穿過這些開口。
在另一擴(kuò)展方案中，半導(dǎo)體層序列具有與背面相鄰的電流擴(kuò)展層. 電流擴(kuò)展層例如包含透明導(dǎo)電氧化物(TCO, transparent conducting oxide).借助電流擴(kuò)展層，進(jìn)一步改進(jìn)電流注入的均勻性。
在另一擴(kuò)展方案中，第一和/或第二電連接層具有多層結(jié)構(gòu)。例如， 第一和/或第二電連接層具有增附層、反射層和/或電流分布層，
增附層合乎目的地朝向半導(dǎo)體層序列。優(yōu)選地，增附層具有l(wèi)nm 或者更小的厚度，特別是0.5nm或者更小的厚度。增附層例如可以是 原子和/或分子的單層和/或不封閉的層，反射層特別是被布置在增附層的背離半導(dǎo)體層序列的側(cè)面之后，并且特別是與其鄰接.
增附層改進(jìn)反射層在第一或笫二電連接層之前的層(特別是半導(dǎo) 體層序列的半導(dǎo)體層、譬如電流擴(kuò)展層或者分離層)上的附著.根據(jù) 反射層的特性，也可以省去增附層。
增附層例如具有鉑和/或鈦，反射層具有反射系數(shù)高的導(dǎo)電材料， 特別是金屬，例如銀，或者由其構(gòu)成.
附加地，在一個(gè)改進(jìn)方案中，第一和/或笫二電連接層具有電流分 布層，其特別是包含具有特別好的導(dǎo)電能力的材料，譬如金.
在光電子半導(dǎo)體本體的另一擴(kuò)展方案中，第一電連接層具有電接 觸區(qū)(譬如接合焊盤)，其適于從半導(dǎo)體本體的正面電接觸半導(dǎo)體本
體。附加地或者替代地，其可以具有如下電接觸區(qū)該電接觸區(qū)適于 從半導(dǎo)體本體的背面電接觸半導(dǎo)體本體。類似地，第二電連接層可以
具有適于從半導(dǎo)體本體的正面電接觸半導(dǎo)體本體的接觸區(qū)和/或適于在 半導(dǎo)體本體的背面電接觸半導(dǎo)體本體的電接觸區(qū).
適于從半導(dǎo)體本體的正面電接觸半導(dǎo)體本體的電接觸區(qū)合乎目的 地被布置在半導(dǎo)體層序列的側(cè)面.這些電接觸區(qū)可以有利地大面積地 實(shí)施，因?yàn)樗鼈儾⒉挥绊憗碜园雽?dǎo)體本體的電磁輻射的發(fā)射.因此， 半導(dǎo)體本體特別好地適合于具有大的工作電流的應(yīng)用。換言之，其有
利地具有高的栽流能力。
接觸區(qū)的布置有利地可以自由選擇.半導(dǎo)體本體可以被設(shè)置用于 從其正面來p側(cè)接觸和n側(cè)接觸半導(dǎo)體層序列，用于從其背面來p側(cè) 接觸和ii側(cè)接觸半導(dǎo)體層序列，用于從其正面來p側(cè)接觸而從其背面 來n側(cè)接觸半導(dǎo)體層序列，用于從其正面來n側(cè)接觸而從其背面來p 側(cè)接觸半導(dǎo)體層序列，以及用于從正面和背面來n和/或p側(cè)接觸半導(dǎo) 體層序列.在此，p側(cè)接觸借助第一電連接層來建立而n側(cè)接觸借助第 二電連接層來建立，或者相反.
在另一擴(kuò)展方案中，半導(dǎo)體層序列具有與正面相鄰的緩沖層，其 特別是具有低的導(dǎo)電能力.例如，緩沖層未被摻雜或者被弱地n摻雜. 在一個(gè)改進(jìn)方案中，緩沖層是ESD保護(hù)層(ESD:靜電放電)，其降 低由于靜電放電而損毀半導(dǎo)體本體的危險(xiǎn)，
在此，具有低的導(dǎo)電能力的緩沖層被理解為如下的緩沖層其不 適于將工作電流引導(dǎo)至有源區(qū)，并且其導(dǎo)電能力例如小于或等于20(Qcm)'.在一個(gè)改進(jìn)方案中，也稱為電導(dǎo)率的導(dǎo)電能力小于或等于 l(ncm)".在此，弱的n摻雜被理解為2xlO"原子/ci^或者更小的n 摻雜.
根據(jù)本發(fā)明的用于制造光電子半導(dǎo)體本體的方法具有以下步驟
-在生長村底上外延生長半導(dǎo)體層序列，該半導(dǎo)體層序列具有適 于產(chǎn)生電磁輻射的有源層，并且被設(shè)置用于從正面發(fā)射電磁輻射；
-將第一電連接層施加在半導(dǎo)體層序列的與正面對置的背面上；
-在有源層中構(gòu)建貫穿部(Durchbruch);
-在半導(dǎo)體層序列的背面上構(gòu)建分離層；以及
-在半導(dǎo)體層序列的背面上施加第二電連接層，
其中第一電連接層、第二電連接層和分離層橫向重疊地構(gòu)建，第 二電連接層的部分區(qū)域被構(gòu)建在貫穿部中，并且笫二電連接層借助分 離層與第一電連接層隔離。
在該方法的一個(gè)擴(kuò)展方案中，第一和/或笫二電連接層反射性地實(shí)
在該方法的另一擴(kuò)展方案中，在生長半導(dǎo)體層序列之后將生長襯 底的至少一部分去除.生長襯底的去除可以在施加第一或者第二連接 層之前或之后進(jìn)行.例如，生長襯底的部分譬如借助激光剝離方法而
脫落(abgesprengt)。
在另一擴(kuò)展方案中，在半導(dǎo)體本體的背面上布置或者構(gòu)建支承襯 底.支承襯底可以是獨(dú)立的支承元件，其例如借助焊接或者粘合步驟 借助焊接層或者粘合劑層與半導(dǎo)體層序列連接.替代地，第一和/或第 二電連接層可以是支承村底，為此，第一和/或第二電連接層例如以電 鍍的方式被增強(qiáng)。
在該方法的一個(gè)擴(kuò)展方案中，在半導(dǎo)體層序列的背面上部分地構(gòu) 建半導(dǎo)電的或者電絕緣的鏡面層.在該擴(kuò)展方案的一個(gè)改進(jìn)方案中， 在半導(dǎo)電的或者電絕緣的鏡面層中構(gòu)建開口.這例如可以借助掩模在 施加鏡面層時(shí)已經(jīng)進(jìn)行。替代地，開口例如可以借助光刻工藝在施加 鏡面層之后在該鏡面層中產(chǎn)生.第一和/或第二電連接層合乎目的地被 施加，使得第一和/或第二電連接層的部分區(qū)域延伸穿過鏡面層的開口.
在該方法的另一擴(kuò)展方案中，在半導(dǎo)體層序列的背面上施加電流 擴(kuò)展層，其特別是包含透明導(dǎo)電氧化物。緩沖層的生長。緩沖層特別是被布置在有源區(qū)和生長襯底之間.其例
如具有低的導(dǎo)電能力，并且優(yōu)選地未被摻雜或者被弱地n摻雜，在該方法的一個(gè)改進(jìn)方案中，緩沖層在去除生長襯底時(shí)被暴露.
其他的優(yōu)點(diǎn)和有利的擴(kuò)展方案由以下結(jié)合

圖1至8描述的實(shí)施例中得出.
圖1A至1G示出根據(jù)第一實(shí)施例的在制造光電子半導(dǎo)體本體的方法的不同階段中光電子半導(dǎo)體本體的示意性橫截面；
圖2示出根據(jù)第二實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體的示意性橫截面；圖3示出根據(jù)第三實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體的示意性橫截面；圖4示出根據(jù)第四實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體的示意性橫截面；圖5A、 5B和6示出電連接層的不同擴(kuò)展方案的示意性俯視圖；以
及
圖7和8示出根據(jù)第三實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體的部分區(qū)域的示意性橫截面.
在實(shí)施例和附圖中，相同的或者作用相同的組成部分配備有相同的附圖標(biāo)記。附圖和在附圖中示出的元件的大小關(guān)系原則上不能視為按正確比例的.更確切地說，各元件、譬如層可以為了更好的理解和/或?yàn)榱烁玫目沙尸F(xiàn)性而被過大地或者過厚地示出.
圖1A至1G以在方法的不同階段的示意性截面圖示出根據(jù)第一實(shí)施例的用于制造光電子半導(dǎo)體本體的方法，
首先，使半導(dǎo)體層序列2外延生長在生長襯底1上(參見圖1A).半導(dǎo)體層序列2例如基于HI/V化合物半導(dǎo)體材料或者基于II/VI化合物半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體層序列2在此具有5pm到7nm之間的厚度.
HI/V化合物半導(dǎo)體材料至少具有來自笫三主族的元素，例如A1、Ga、 1n，以及來自第五主族的元素，例如B、 N、 P、 As.特別地，術(shù)語"IH/V化合物半導(dǎo)體材料"包括二元、三元或者四元化合物的族，這些化合物包含來自第三主族的至少一種元素和來自第五主族的至少一種元素，特別是氮化物化合物半導(dǎo)體和磷化物化合物半導(dǎo)體.這種二元、三元或四元化合物此外例如可以具有一種或者多種摻雜刑以及附加的組成部分.屬于IH/V化合物半導(dǎo)體材料的例如有第IH族氮化物化合物半導(dǎo)體材料和第IH族磷化物化合物半導(dǎo)體材料，譬如GaN、GaAs和InGaAlP.
相應(yīng)地，化合物半導(dǎo)體材料至少具有來自第二主族的元素，例如Be、 Mg、 Ca、 Sr，以及來自第六主族的元素，例如O、 S、 Se.特別地，n/vi化合物半導(dǎo)體材料包括二元、三元或者四元化合物，這些化合物包括來自笫二主族的至少一種元素和來自第六主族的至少一種元素.這種二元、三元或者四元化合物此外例如可以具有一種或者多種摻雜劑以及附加的組成部分.屬于H/VI化合物半導(dǎo)體材料的例如有ZnO、 ZnMgO、 CdS、 CnCdS、 MgBeO。
半導(dǎo)體層序列2具有n摻雜層21 (其在此與生長村底1相鄰)以及p摻雜層22, p摻雜層22在此被布置在半導(dǎo)體層序列2的背離生長襯底l的一側(cè)上。在n摻雜層21和p摻雜層22之間布置有有源區(qū)23.
在一個(gè)擴(kuò)展方案中，半導(dǎo)體層序列2被構(gòu)建為叩n層序列，其中在p摻雜層22的背離n摻雜層21的一側(cè)上構(gòu)建有另一 n摻雜層.在另一擴(kuò)展方案中，p摻雜層22與生長村底l相鄰，并且n摻雜層21背離生長襯底1。
在該方法的一個(gè)變型方案中，在生長襯底1上在生長半導(dǎo)體層序列2之前施加(特別是外延生長)緩沖層(在圖中未示出)。緩沖層例如導(dǎo)致在生長襯底1和隨后生長到緩沖層上的半導(dǎo)體層序列2的層之間的晶格常數(shù)的匹配.在一個(gè)合乎目的的擴(kuò)展方案中，緩沖層未被摻雜或者被弱地n摻雜。例如，緩沖層的一種或多種n摻雜刑的濃度為2xl(^原子/cm3或者更小.
未被摻雜的或者被弱地n摻雜的緩沖層并不適于被半導(dǎo)體本體的工作電流所流過。然而這并不會不利地起作用，因?yàn)榘雽?dǎo)體本體并不被設(shè)置用于通過生長襯底1或者從半導(dǎo)體層堆疊2的朝向生長村底1的一側(cè)被提供工作電流.更確切地說，緩沖層在完成的半導(dǎo)體本體的情況下降低該半導(dǎo)體本體由于靜電放電而被損傷或者損毀的危險(xiǎn).
隨后，在有源區(qū)23中構(gòu)建至少一個(gè)貫穿部(參見圖1B).為此，例如借助穿過掩模的蝕刻從半導(dǎo)體層序列2的第二主面202出發(fā)在半導(dǎo)體層序列2中產(chǎn)生凹處3,優(yōu)選地，構(gòu)建多個(gè)獨(dú)立的貫穿部3，由此有利地實(shí)現(xiàn)特別均勻的橫向電流分布。
凹處3從第二主面202朝著半導(dǎo)體層序列2的與第二主面202對置的笫一主面201延伸，凹處3例如具有圓柱或者橢圓柱、直角平行六面體、錐形或者截錐、棱錐或者截棱錐的形狀。替代地，凹處3也可 以被構(gòu)建為槽.優(yōu)選地，槽具有基本上平坦的底面。在一個(gè)擴(kuò)展方案 中，槽的橫截面從底面朝向第二主面202擴(kuò)大.
在構(gòu)建凹處3之前或者之后，在第二主面202上施加第一接觸層4， 例如蒸鍍笫一接觸層4.第一接觸層4優(yōu)選地具有反射系數(shù)高的材料， 特別是金屬，譬如銀。第一接觸層4可以具有第一和第二部分區(qū)域， 它們的層厚度彼此不同.例如，第一部分區(qū)域具有比笫二部分區(qū)域更 小的層厚度。
隨后，將分離層5構(gòu)建在凹處3的表面的一部分上以及電連接層4 的表面的一部分上(參見圖1C),例如，分離層5至少部分地、然而 優(yōu)選地完全地覆蓋凹處3的環(huán)繞的側(cè)壁.合乎目的地，分離層5在凹 處3中從第二主面202至少延伸直到有源區(qū)23并且優(yōu)選地直到凹處3 的底面。
分離層5此外合乎目的地覆蓋第一電連接層4的與凹處3相鄰的 并且特別是與凹處3鄰接的側(cè)面403.此外，分離層5在此部分地覆蓋 第一電連接層4的與半導(dǎo)體層序列2背離的主面402.例如，分離層5 復(fù)蓋笫一電連接層4的較薄的第一部分區(qū)域的、與半導(dǎo)體層序列2背 離的主面。分離層被構(gòu)建為電絕緣，并且例如具有電介質(zhì)、例如Si02、 SiNx或者SiON，或者由該電介質(zhì)構(gòu)成。
隨后，如在圖1D中所示的那樣，制造第二電接觸層6.第二電接 觸層6的部分區(qū)域被布置在凹處3中，并且優(yōu)選地完全填滿該凹處. 由于用分離層5覆蓋凹處3的側(cè)壁，所以不會由于被布置在凹處3中 的第二電接觸層6的部分區(qū)域而出現(xiàn)有源區(qū)23的短路.
第二電連接層6在半導(dǎo)體層序列2的第二主面202的俯視圖中部分 地覆蓋第一電接觸層4。例如，第二電接觸層從凹處3出發(fā)在第一電連 接層4的第一部分區(qū)域上在橫向方向上向半導(dǎo)體層序列2的邊緣區(qū)域 延伸.在第一和笫二電連接層4、 6之間在此布置有分離層5，使得在 第一和第二電連接層4、 6之間不出現(xiàn)電短路.
如在圖1E中所示，隨后在半導(dǎo)體層序列2的背離生長襯底1的背 面上借助焊接層或者粘合刑層8將支承襯底7固定在第一和笫二電連 接層4、 6上。在此，粘合劑層8具有低的導(dǎo)電能力，特別地，其為電 絕緣的，支承襯底例如具有氮化鋁或者由氮化鋁構(gòu)成。其他的特別是絕緣的支承村底7、譬如玻璃支承襯底也是可設(shè)想的.
也可設(shè)想的是，替代利用粘合劑層而借助導(dǎo)電的焊接層來建立連 接.合乎目的地，在該變型方案中，分離層5也被構(gòu)建在笫一和/或第 二電連接層4、 6的朝向支承村底7的面上。
在隨后的方法步驟中(參見圖1F)，將生長襯底薄化或者完全去 除.這例如可以借助對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言原則上已知的激光剝離 方法來進(jìn)行。為此，生長襯底1或者半導(dǎo)體層序列2優(yōu)選地具有犧牲 層，其在利用激光輻射照射時(shí)被分解，使得生長襯底1脫落.利用激 光輻射的照射例如穿過生長襯底1進(jìn)行，
最后，半導(dǎo)體層序列2被部分地去除，以便將第一或笫二電連接 層4、 6的電接觸部41、 61暴露，該去除例如借助蝕刻工藝來進(jìn)行， 其中干蝕刻工藝以及濕化學(xué)蝕刻工藝都是合適的.
在該方法的一個(gè)改進(jìn)方案中，半導(dǎo)體層序列2的側(cè)邊、第一電連 接層4的側(cè)邊和/或第二電接觸層6的側(cè)邊同樣用電絕緣層5至少部分 地、然而優(yōu)選地完全地覆蓋(參見圖1G)。
在圖1G中示出的根據(jù)第一實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體被設(shè)置用 于使由有源區(qū)23在工作中所產(chǎn)生的電磁輻射通過半導(dǎo)體層序列2的第 一主面201朝著其背離支承襯底7的正面發(fā)射，由有源區(qū)23朝著背面 的方向、即朝著第二主面202的方向發(fā)射的電磁輻射被第一電連接層4、 第二電連接層6和/或分離層5朝著正面的方向反射回去.
用于使光電子半導(dǎo)體本體工作的工作電流通過第一電接觸部41和 第二電接觸部61從正面被注入到半導(dǎo)體層序列中，電接觸部41、 61 在此被布置在半導(dǎo)體層序列2側(cè)面。
有利地，電接觸部41、 61并不位于朝著正面的方向發(fā)射的電磁輻 射的光路中.同時(shí)，借助電連接層4、 6實(shí)現(xiàn)與支承襯底7的特別好的 熱耦合，使得在半導(dǎo)體本體的工作中所產(chǎn)生的損耗熱被特別有效地從 半導(dǎo)體層序列導(dǎo)散.
借助第一電接觸部41和第一電連接層4，半導(dǎo)體層序列2在此在p 側(cè)被接觸。n側(cè)接觸在此借助笫二電接觸部61和第二電連接層6來進(jìn) 行。但是，半導(dǎo)體層序列2的n側(cè)和p側(cè)、即特別是n摻雜層21和p 摻雜層22也可以被交換.
圖5A和5B以根據(jù)圖1G的光電子半導(dǎo)體本體的正面的示意性俯視圖示出通過有源區(qū)23的貫穿部3的形狀的不同變型方案。半導(dǎo)體層 序列2在此為了簡化的圖示而被省略，
在閨5A中所示的變型方案中，凹處3具有槽的形狀，其中在困1G 中為了簡化的圖示而僅僅示出了這些槽中的一個(gè)，第二電連接層6的 穿過有源層23的貫穿部3而延伸的部分區(qū)域在該變型方案中是帶狀 的，第一接觸層4在不考慮貫穿部3的情況下建立與半導(dǎo)體層序列2 的全面接觸。
在圖5B中所示的變型方案中，貫穿部3不是槽狀的，而是具有圃 柱或者截錐的形狀。與此相應(yīng)地，通過有源層23的貫穿部3延伸的笫 二電連接層6的部分區(qū)域具有圃形的橫截面。
在圖5A的實(shí)施例中以及在圖5B的實(shí)施例中，電接觸部41、 61都 帶狀地實(shí)施，并且基本上在半導(dǎo)體本體的整個(gè)側(cè)面長度上延伸.
在圖2中所示的光電子半導(dǎo)體本體的第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的 區(qū)別在于，半導(dǎo)體層序列2在其正面上具有粗化或者結(jié)構(gòu)化。例如， 第一主面201例如借助棱錐式的、圓錐式的、截棱錐式的和/或截圃錐 式的凸起和/或凹處來結(jié)構(gòu)化，該粗化或者結(jié)構(gòu)化優(yōu)選地作為針對由有 源區(qū)23所發(fā)射的電磁輻射的漫射體起作用。這種粗化也適于其中沒有 示出粗化的其他實(shí)施例。
與第一實(shí)施例的另一區(qū)別在于，半導(dǎo)體層序列2在此在其背面上 具有電流分布層9。電流擴(kuò)展層9優(yōu)選地具有透明導(dǎo)電氧化物，例如銦 錫氧化物(1TO， Indium-Tin-Oxide)或者銦鋅氧化物(IZO ， Indium-Zinn-Oxide)。例如，電流擴(kuò)展層被蒸鍍到外延生長的半導(dǎo)體 層上.
有利地，借助也又適于其他實(shí)施例的電流擴(kuò)展層9來進(jìn)一步提高 借助第一電連接層4在工作中被注入到半導(dǎo)體層序列2中的工作電流 的均勻性.這例如當(dāng)p摻雜層22沒有足夠的橫向?qū)щ娔芰r(shí)可以是合 乎目的的。通常，n摻雜層21的橫向?qū)щ娔芰Ρ萷摻雜層22的橫向?qū)?電能力更高。因此，在該第二實(shí)施例中省去了與第二電連接層6鄰接 的電流擴(kuò)展層。
此外，與第一實(shí)施例不同，在根據(jù)圖2的第二實(shí)施例中，第二電 連接層6部分地在第一電連接層4的內(nèi)部延伸。換言之，在從光電子 半導(dǎo)體本體的正面朝向背面的方向上相繼地首先是笫一電連接層4的第一部分區(qū)域，隨后是第二電連接層6的部分區(qū)域，而最后是笫一電 連接層4的另一部分區(qū)域。
為了制造，例如首先將第一電連接層4的第一部分區(qū)域施加到半 導(dǎo)體層序列上，并且配備分離層5,隨后構(gòu)建第二電連接層.這特別是 類似于第一實(shí)施例來進(jìn)行(參見圖1C和1D).隨后，在通過構(gòu)建跟 在第二電連接層6之后的部分區(qū)域來完成第一電連接層4之前，也將 分離層5施加到第二電連接層6上。
在這種擴(kuò)展方案中，有利地也將通過分離層5朝著背面的方向從 半導(dǎo)體層序列2出射的電磁輻射至少部分地反射回半導(dǎo)體層序列2中 (并且由此朝著正面的方向反射回去)。以這種方式，進(jìn)一步提高了 半導(dǎo)體本體的效率。
最后，在圖2的實(shí)施例中，第一電連接部41并不被設(shè)置用于從半 導(dǎo)體本體的正面接觸半導(dǎo)體本體。更確切地說，根據(jù)第二實(shí)施例的光 電子半導(dǎo)體本體具有導(dǎo)電的支承襯底7，其在此利用具有如AuZn那樣 的焊接金屬的焊接層8被機(jī)械地并且導(dǎo)電地固定在第 一 電連接層4上. 導(dǎo)電的粘合劑、如用銀填充的環(huán)氧樹脂粘合劑也適于作為固定層8的 材料。借助支承襯底，半導(dǎo)體本體可以(在此在p側(cè))通過第一電連 接層4從其背面接觸。第二電接觸部61如在第一實(shí)施例中那樣被設(shè)置 用于從正面接觸。
在圖3中所示的第三實(shí)施例中，替代第一電接觸層，第二電接觸 層6與支承襯底7導(dǎo)電連接。第一電接觸層4借助分離層5與導(dǎo)電支承 襯底7電絕緣。
根據(jù)第三實(shí)施例，第一和第二電接觸層4、 6具有反射層410或 610,該反射層與半導(dǎo)體層序列2相鄰并且包含反射系數(shù)高的金屬，例 如銀；以及電路傳輸層420或者620，該電路傳輸層例如具有金.
借助反射層410、 610來實(shí)現(xiàn)電磁輻射的特別有效的反射.利用電 流分布層420、 620來實(shí)現(xiàn)工作電流至半導(dǎo)體層序列2的特別是低損耗 的引導(dǎo).
反射層優(yōu)選地具有在50nm到200nm之間的厚度，特別優(yōu)選地具 有在100nm到140nm之間的厚度，其中分別包括邊界值.第一和/或第 二電連接層4、 6可以附加地具有增附層(在圖中未示出)，增附層例 如具有鉑或者鈦，并且例如具有O.lnm的厚度。合乎目的的是，在從跟隨 在增附層之后.
在該實(shí)施例中，獨(dú)立的支承襯底7借助導(dǎo)電的焊接層或者粘合劑 層8被固定到分離層5的部分區(qū)域上以及被固定到第二電連接層6上. 然而，替代地，也可以將第二電連接層6構(gòu)建為支承襯底7,可以省去 固定層8。例如，第二電連接層6借助電鍍沉積來增強(qiáng)，使得其是機(jī)械 穩(wěn)定的并且特別是自支承的支承襯底7。在該擴(kuò)展方案中，光電子半導(dǎo) 體本體優(yōu)選地并不具有其他的支承村底7，類似地，在該實(shí)施例或者另 外的實(shí)施例之一中也可以將第一電連接層4增強(qiáng)用于形成支承襯底7.
在帶有增強(qiáng)的第一和/或第二電連接層4、 6的半導(dǎo)體本體的一個(gè)變 型方案中，兩個(gè)連接層都不在側(cè)面超出半導(dǎo)體層序列，以便提供正面 的連接面。半導(dǎo)體本體于是合乎目的地在其背面上具有第一和第二接 觸部41、 61.半導(dǎo)體本體可以在該擴(kuò)展方案中替代或者除了強(qiáng)化笫一 和/或第二電連接層也在其背面上具有支承襯底7，該支承襯底在背面 具有第一和第二電接觸部41、 61。
在根據(jù)第三實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體和根據(jù)前兩個(gè)實(shí)施例的半 導(dǎo)體本體之間的另一區(qū)別在于，半導(dǎo)體層序列2在其背面上具有半導(dǎo) 電的或者電絕緣的鏡面層10,鏡面層IO特別是與第二主面202鄰接或 者至少與笫二主面202相鄰，
鏡面層可以包含電介質(zhì)、如Si02。鏡面層的折射率和與第二主面 202鄰接的或者至少與笫二主面202相鄰的半導(dǎo)體層序列的層的折射率 特別是相差1或者更大，在此，鏡面層10包含分布式布拉格反射器 (DBR, Distributed Bragg-Reflector),分布式布拉格反射器具有折 射率交替地高和低的至少一個(gè)層對。由介電層構(gòu)成的布拉格反射器對 于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言原則上是已知的，并且因此在此不更詳細(xì)地闡 述.替代由介電層構(gòu)成的層對，布拉格反射器也可以具有由透明導(dǎo)電 氧化物、如ITO構(gòu)成的層對.包含具有由透明導(dǎo)電氧化物構(gòu)成的層對 的布拉格反射器的鏡面層IO可以是半導(dǎo)電的或者甚至是導(dǎo)電的.借助 鏡面層IO來實(shí)現(xiàn)特別高的反射率。
例如，第一電連接層4、第二電連接層6和必要時(shí)鏡面層IO將由有 源層23朝著背面的方向發(fā)射的電磁輻射朝著正面的方向反射回去80%或 者更多，優(yōu)選地90%或者更多，并且特別優(yōu)選地95%或者更多.鏡面層IO優(yōu)選地覆蓋半導(dǎo)體層序列2的第二主面202的50%或者 更多。其具有一個(gè)或多個(gè)開口 110，第一電連接層4通過這些開口而延 伸.在開口110的區(qū)域中，第一電連接層4與半導(dǎo)體層序列2導(dǎo)電連 接.優(yōu)選地，鏡面層10具有多個(gè)開口 110，它們可以無規(guī)則地或者規(guī) 則地、例如在所設(shè)想的格柵的格柵點(diǎn)上被布置。開口的尺寸優(yōu)選地相 對小，于是它們是借助第一電連接層4的電接觸的所謂的聯(lián)接接觸 (Knuepfelkontakte),
在圖6中以半導(dǎo)體本體的正面的俯視圖示出了這種擴(kuò)展方案，其 中省去了帶有電流分布層9的半導(dǎo)體層序列2。不同于圖3，圖6中的 第二電接觸區(qū)61并不被布置在半導(dǎo)體本體的背面，而是類似于第一實(shí) 施例被設(shè)置用于從半導(dǎo)體本體的正面接觸半導(dǎo)體本體。電接觸區(qū)41、 61在此基本上在半導(dǎo)體本體的整個(gè)側(cè)面長度上延伸.
鏡面層10具有多個(gè)開口 110，它們在此具有圓形的橫截面.開口 IIO被布置在所設(shè)想的矩形或者方形格柵的格柵點(diǎn)上.在第一開口 110 中布置有第一電連接層4的部分，第二電連接層6的部分區(qū)域延伸穿 過第二開口 110。第一和第二開口 IIO在此分別被成列地布置.其他的 布置同樣是可設(shè)置的.
在該實(shí)施例的也適于其他實(shí)施方式的一個(gè)改進(jìn)方案中，分離層5 至少部分地被構(gòu)建為電絕緣的鏡面層，其特別是具有分布式布拉格反 射器(DBR)。例如，分離層5的至少一個(gè)被布置在凹處3中的和/或 與凹處3鄰接的部分被如此構(gòu)建。
在圖7和8中示意性示出了圖3的光電子半導(dǎo)體本體的部分，其 中電流擴(kuò)展層9和鏡面層IO為了簡化圖示而被省去。
圖7示出帶有第一電接觸部41的半導(dǎo)體本體的邊緣區(qū)域.該截面 閨相對于圖3被旋轉(zhuǎn)180度，使得笫一接觸部41被布置在圖7的右側(cè). 笫一電接觸部41被構(gòu)建為接合焊盤。在制造半導(dǎo)體本體時(shí)，為此例如 在去除半導(dǎo)體層序列的邊緣區(qū)域之后在分離層5中產(chǎn)生開口，并且隨 后將接合焊盤41沉積在該開口中。
圖8示出槽形的凹處3的示意性橫截面，該凹處的側(cè)壁被分離層5 覆蓋，
圖4示出光電子半導(dǎo)體本體的第四實(shí)施例，與前面的實(shí)施例不同， 在該實(shí)施例中，穿過有源區(qū)23的貫穿部3作為在半導(dǎo)體層序列2的整個(gè)厚度上延伸的貫穿部來實(shí)施.貫穿部3于是在此從笫一主面201延 伸直到第二主面202。貫穿部由此是半導(dǎo)體層序列2中的孔或者狹孔.
在在此被粗化的第一主面201上，在此除了布置在半導(dǎo)體層序列2 的背面上的電流擴(kuò)展層9，還布置有另一電流擴(kuò)展層9，。該另一電流擴(kuò) 展層9，例如同樣具有透明導(dǎo)電氧化物、如ITO。利用該另一電流擴(kuò)展 層9，，實(shí)現(xiàn)借助第二電連接層6將工作電流特別均勻地輸送給有源區(qū) 23。
如在第三實(shí)施例中那樣，根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體本體也具有鏡 面層IO。在此，替代或者除了分離層5，鏡面層IO被布置在半導(dǎo)體層 序列2的笫二主面202和笫二電連接層6之間。
在前三個(gè)實(shí)施例中第二電連接層6在從背面朝向正面的方向上至 少通過第一電連接層4的部分區(qū)域延伸，而在第四實(shí)施例中情況并非 如此.在第四實(shí)施例中，第一連接層4在半導(dǎo)體本體的背面的俯視圖 中至少部分地覆蓋第二連接層6.
本發(fā)明并不由于借助實(shí)施例的描述而局限于這些實(shí)施例，而是包 括任意新的特征和特征的任意組合，這特別是包含權(quán)利要求中的特征
的任意組合，即使該特征或者該組合本身沒有明確地在權(quán)利要求或?qū)?施例中被說明。
權(quán)利要求
1.一種光電子半導(dǎo)體本體，具有半導(dǎo)體層序列，該半導(dǎo)體層序列具有適于產(chǎn)生電磁輻射的有源層；以及第一和第二電連接層，其中-半導(dǎo)體本體被設(shè)置用于從正面發(fā)射電磁輻射，-第一和第二電連接層被布置在與正面對置的背面上，并且借助分離層彼此電絕緣，-第一電連接層、第二電連接層和分離層橫向重疊，并且-第二電連接層的部分區(qū)域從背面穿過有源層的貫穿部朝著正面的方向延伸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中第一和/或笫二 電連接層將由有源區(qū)朝著背面的方向發(fā)射的電磁輻射的部分朝著正面 的方向反射。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中半導(dǎo)體 層序列沒有生長襯底。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，該光電子半 導(dǎo)體本體在其背面上具有支承襯底.
5. 根據(jù)上迷權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中在半導(dǎo) 體層序列和第一和/或第二電連接層之間至少部分地布置有半導(dǎo)電的或 者電絕緣的鏡面層，該鏡面層具有多個(gè)開口，并且第一和/或第二電連 接層通過開口向半導(dǎo)體層序列延伸.
6. 根據(jù)上迷權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中半導(dǎo)體 層序列具有與背面相鄰的電流擴(kuò)展層，該電流擴(kuò)展層包含透明導(dǎo)電氧 化物。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中第一和 /或第二電連接層具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)具有增附層、反射層和/ 或電流分布層。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中第一電 連接層具有電接觸區(qū)，該電接觸區(qū)適于從半導(dǎo)體本體的正面電接觸半 導(dǎo)體本體。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中第二電 連接層具有電接觸區(qū)，該電接觸區(qū)適于從半導(dǎo)體本體的正面電接觸半導(dǎo)體本體.
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中笫一和/或第二電連接層具有電接觸區(qū)，該電接觸區(qū)適于從半導(dǎo)體本體的背 面電接觸半導(dǎo)體本體。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中半導(dǎo) 體層序列具有布置在正面上的緩沖層，該緩沖層具有低的導(dǎo)電能力并且未被摻雜或者被弱地n摻雜，
12. —種用于制造光電子半導(dǎo)體本體的方法，包括以下步驟 -在生長襯底上外延生長半導(dǎo)體層序列，該半導(dǎo)體層序列具有適于產(chǎn)生電磁輻射的有源層，并且被設(shè)置用于從正面發(fā)射電磁輻射； -將第一電連接層施加在半導(dǎo)體層序列的背面上； -在有源層中構(gòu)建貫穿部；-在半導(dǎo)體層序列的背面上構(gòu)建分離層；以及 -在半導(dǎo)體層序列的背面上施加第二電連接層，其中-第一電連接層、分離層和第二電連接層橫向重疊地構(gòu)建， -第二電連接層的部分區(qū)域被構(gòu)建在貫穿部中，并且 -第二電連接層借助分離層與第一電連接層電絕緣.
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中去除生長襯底的至少一部 分，并且在背面上布置或者構(gòu)建支承襯底.
14. 根據(jù)權(quán)利要求12至13之一所述的方法，其中 一在半導(dǎo)體層序列的背面上部分地構(gòu)建半導(dǎo)電的或者電絕緣的鏡面層，-在半導(dǎo)電的或者電絕緣的鏡面層中構(gòu)建多個(gè)開口，并且 -施加第一和/或第二電連接層，使得它們延伸穿過開口.
15. 根據(jù)權(quán)利要求12至14之一所述的方法，其中外延生長半導(dǎo) 體層序列包括生長具有低的導(dǎo)電能力的緩沖層，去除生長襯底的至少 一部分，并且在去除生長襯底時(shí)暴露緩沖層.
全文摘要
說明了一種光電子半導(dǎo)體本體，該光電子半導(dǎo)體本體具有半導(dǎo)體層序列(2)，該半導(dǎo)體層序列具有適于產(chǎn)生電磁輻射的有源層(23)；以及第一和第二電連接層(4，6)，其中該半導(dǎo)體本體被設(shè)置用于從正面發(fā)射電磁輻射，第一和第二電連接層被布置在與正面對置的背面上，并且借助分離層(5)彼此電絕緣，第一電連接層(4)、第二電連接層(6)和分離層(5)橫向重疊，并且第二電連接層(6)的部分區(qū)域從背面穿過有源層(23)的貫穿部(3)朝著正面的方向延伸。此外說明了一種用于制造這種光電子半導(dǎo)體本體的方法。
文檔編號H01L33/00GK101681958SQ200880013521
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者K·英格爾, L·霍佩爾, M·薩巴蒂爾, P·羅德 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司