光电半导体本体制造技术

一种光电半导体本体（１０）包括：具有用于发射电磁辐射（Ｓ）的正面（１２）的衬底（１１）。光电半导体本体（１０）具有半导体层序列（１４），所述半导体层序列（１４）布置在衬底（１１）的背面（１３）上并且包括适于产生电磁辐射（Ｓ）的有源层（１９）。光电半导体本体（１０）还包括：布置在背向衬底（１１）的半导体层序列（１４）的第一表面（１７）上的第一和第二电连接层（１５，１６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光电半导体本体。本专利申请要求德国专利申请10 2007 049 772. 7和10 2008 021403. 5的优先权，通过引用将其公开内容并入本文。 光电半导体本体通常具有适于产生电磁辐射的有源层。光电半导体具有用于施加电势的两个端子。通常第一端子布置在有源层的第一侧面，第二端子布置在有源层的第二侧面。因此，有源层的第一侧面和第二侧面是接触的。 本专利技术的问题是提供改善的光电半导体本体。 该问题通过具有权利要求1的特征的对象得到解决。改进和实现是从属权利要求的主题。 在一个实施方案中，一种光电半导体本体包括具有正面和背面的衬底。衬底的正面用于发射电磁辐射。光电半导体本体还包括半导体层序列以及第一和第二连接层。半导体层序列布置在衬底的背面上。半导体层序列具有适于产生电磁辐射的有源层。第一和第二电连接层布置在背向衬底的半导体层序列的第一表面上。 衬底的背面可以是衬底的底面。衬底的底面可以是在半导体本体安装过程中衬底面对连接引线的面。衬底的正面可以是衬底的顶面。 半导体层序列可以外延生长。半导体层序列可以在衬底上外延沉积。 由于两个电连接层位于背向衬底的半导体层序列的第一表面上，所以可以经由光电半导体本体的正面发射电磁辐射，以及经由半导体本体的背面为有源层提供电能。因此两个电连接层不阻碍经由正面的辐射输出耦合，从而获得高的输出耦合效率。衬底的正面优选形成光电半导体本体的正面。另一方面，两个电连接层可形成光电半导体本体的背面。 衬底可以是晶格匹配的衬底。在这种情况下，衬底与半导体层序列的晶格相匹配。这简化了在衬底上的半导体层序列的外延沉积。尤其是，衬底与在衬底背面上沉积的半导体层序列的第一层相匹配。 在一个实施方案中，半导体本体例如衬底和/或半导体层序列包括氮化物化合物半导体。包括氮化物化合物半导体可意味着半导体本体尤其是衬底和/或半导体层序列包括III族氮化物化合物半导体材料，优选AlnGamIni—n—mN，其中0《n《l，0《m《l和n+m《l。该材料不是必须具备依照上式的数学精确组成。相反，其可以具有一种或更多种掺杂剂以及基本上不改变AlnGamIni—n—mN材料的特征物理性能的其它组分。但是，为了简便起见，上式只包括晶格的必需组分A1、 Ga、 In和N，尽管这些必需组分也可以被小量其它材料部分地取代。 在一个实施方案中，衬底包括第一氮化物化合物半导体。半导体层序列包括第二氮化物化合物半导体。 在一个实施方案中，第一和第二氮化物化合物半导体不同。在一个替代实施方案中，第一和第二氮化物化合物半导体相同。通过使用氮化物化合物半导体用作衬底和用作半导体层序列，衬底与半导体层序列匹配良好。 衬底可包括晶体氮化镓。衬底优选形成为氮化镓单晶。通过在含氮化镓的衬底上沉积氮化镓基外延层，衬底和半导体层序列之间的折射率不连续性可以变小或避免。这样 可以减小或避免衬底背面处的波导效应。由于同质外延沉积，因而半导体层序列中的位错数目得到最小化。位错密度可显著小于ioM立错每平方厘米。 在一个替代实施方案中，衬底包括辅助载体，优选尤其是在衬底的正面上布置为 朝向衬底正面的晶体辅助载体。半导体层序列包括氮化物化合物半导体。优选地，氮化物 化合物半导体实现为根据上式的氮化铝铟镓化合物半导体。半导体层序列在衬底的背面上 异质外延沉积。辅助载体可以是晶体。辅助载体可以形成为生长衬底。辅助载体可优选包 括与基于氮化物化合物半导体的半导体层序列所不同的材料。使用辅助载体有利于光电半 导体本体的成本有效生产。 在一个改进方案中，辅助载体包括晶体氧化铝八1203。辅助载体优选实现为氧化铝 单晶。氧化铝单晶通常称作蓝宝石。 在一个改进方案中，衬底的背面实现为使得辅助载体和半导体层序列的折射率的 差异的影响减小。由此进一步提高辐射率。 在一个改进方案中，辅助载体的第一主表面进行预先结构化。辅助载体的第一主 表面朝向半导体层序列，因而背向衬底的正面。这种预先图案化的衬底(简称为PPS)可以 有利于半导体层序列的外延沉积。 在一个实施方案中，衬底可具有成核层，所述成核层布置在尤其是沉积在辅助载 体的第一主表面上。成核层可以构建为结构化的成核层。成核层可具有间距尺寸为5nm 100nm的横向结构。成核层优选包括具有横向和垂直间距尺寸为5nm 100nm的结构。尺 寸的典型值为30nm。成核层可包括金属。因为成核层的尺寸小，所以在成核层中可产生表 面等离子体激元。 在一个改进方案中，衬底可具有缓冲层，所述缓冲层布置在尤其是沉积在辅助载 体的第一主表面上。缓冲层可任选布置为尤其是沉积在成核层上。缓冲层可包括介电层。 介电层可包括硅氧化物或硅氮化物，分别縮写为SiO,和SiN,。作为替代方案或者额外方案， 缓冲层包括氮化铝镓和/或氮化镓。缓冲层可包括氮化铝镓_氮化镓结，縮写为AlGaN-GaN 结。AlGaN-GaN结可以外延沉积。缓冲层可以形成与半导体层序列匹配的衬底背面，从而可 以外延沉积半导体层序列并且可以获得高辐射率。 在一个改进方案中，缓冲层被结构化。缓冲层的垂直和横向尺寸可以具有5nm 5 y m的间距。缓冲层的横向和垂直尺寸优选具有60nm 500nm的间距。缓冲层可具有粗 糙结构。所述粗糙结构可以是不规则的。 缓冲层任选地实现为周期性栅格结构。 在一个改进方案中，半导体层序列或者半导体层序列的第一层通过在衬底的背面 上结构化外延的方法来沉积。为此，例如辅助载体、成核层和/或缓冲层可具有结构。半导 体层序列的第一层布置在衬底的背面上。可任选结构化第一层。通过结构化外延，可以实 现具有5nm 5 ii m间距的垂直和横向尺寸的结构。第一层可实现为粗糙结构或周期性栅 格结构。结构的横向和/或垂直尺寸优选为具有60nm 500nm的间距。结构化外延的方 法可配置为用于结构化外延的方法、用于选择性外延的方法或外延过生长的方法。用于外 延过生长的方法也称为外延横向过生长，简称为ELOG。在ELOG方法中，外延沉积在衬底上 的各个点处开始。开始仅以岛状物形式存在的外延层在外延过程中闭合成为构成第一层的邻接外延层。在此过程中，外延层开始生长的点之间的区域过生长。可通过掩模层形成横 向过生长的空隙。因此外延层至少在衬底侧面上具有结构。 通过具有辅助载体的衬底的上述实施方案，获得辅助载体的晶格和半导体层序列 的晶格之间的匹配。因此与晶格失配的情况下不同的是，位错密度的水平下降。这种位错 可以作为非辐射复合中心。通过避免位错提高了半导体本体的效率。另外，可以减小辅助 载体和半导体层序列之间折射率差异的影B向。衬底的背面可以构建为使得辅助载体的折射率与半导体层序列的折射率相匹配。 在一个实施方案中，光电半导体本体包括输出耦合结构。输出耦合结构布置在衬 底的正面上。输出耦合结构可包括施加于衬底正面的层。 在一个改进方案中，衬底包括输出耦合结构。根据该改进方案，输出耦合结构在衬 底中实现。因此电磁辐射通过输出耦合结构从衬底的正面发射，从而可以调节电磁辐射强 度的角度依赖性。 在一个优选改进方案中，氮化物化合物半导体、尤其是氮化镓用作包括输出耦合 结构的衬底。可以在衬底中蚀刻出输出耦合结构所必需的结构尤其是凹陷。由于氮化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电半导体本体，包括：－具有用于发射电磁辐射（Ｓ）的正面（１２）的衬底（１１），－布置在衬底（１１）的背面（１３）上并且具有用于产生所述电磁辐射（Ｓ）的有源层（１９）的半导体层序列（１４），－布置在背向衬底（１１）的半导体本体（１４）的第一表面（１７）上的第一和第二电连接层（１５，１６）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克罗德，卡尔恩格尔，马丁斯特拉斯伯格，卢茨赫佩尔，马蒂亚斯扎巴蒂尔，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]