发射辐射的半导体元件制造技术

本发明专利技术涉及一种具有半导体本体的发射辐射的半导体元件，该半导体本体包含第一主表面(5)、第二主表面(9)和具有产生电磁辐射的有源区(7)的半导体层序列(4)，其中该半导体层序列(4)被布置在第一和第二主表面(5，9)之间，第一电流扩展层(3)被布置在第一主表面(5)上并且与半导体层序列(4)导电连接，以及第二电流扩展层(10)被布置在第二主表面(9)上并且与半导体层序列(4)导电连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有半导体本体的发射辐射的半导体元件，该半导体本体包含第一主表面、第二主表面和具有产生电磁辐射的有源区的半导体层序列，其中该半导体层序列被布置在第一和第二主表面之间。此外，本专利技术涉及一种用于制造这种发射辐射的半导体元件的方法。本专利申请要求2003年8月四日的德国专利申请10339983. 6和2003年10月 7日的德国专利申请10346605. 3的优先权，特此明确地通过回引将其公开内容引入到本专利申请中。
技术介绍
在发射辐射的半导体元件的情况下，电能转换为辐射能的内部转换效率大多明显高于总效率。由半导体元件在有源区内所产生的辐射的微小的输出耦合效率主要对此负责。这有不同的原因。到半导体层序列内的大面积电流引入常常是符合期望的，这例如可以借助大面积金属接触结构。然而，这种接触结构大多对于所产生的辐射来说是不可透过的，并且导致所产生的辐射的高吸收。即使在小面积的、未完全覆盖半导体本体的接触结构的情况下，也存在大面积引入电流的路径。为此，发射辐射的半导体元件例如可以包含所谓的电流扩展层，该电流扩展层负责均勻地将电流引入到有源区内。一方面，这可以通过在半导体层序列内所布置的由被掺杂的半导体材料构成的层来实现。当然这种层必须相对厚，以便能够保证均勻地将电流引入到有源区内。但是半导体层越厚，制造层序列所需要的时间就越长。此外，在这些层内自由载流子和/或所产生的辐射的吸收随着层厚而增加，这导致小的总效率。此外，在JP 2000-353820中公开了一种具有对于所产生的辐射来说可透过的电流扩展层的元件。该电流扩展层包含属于TCO(透明导电氧化物)材料类的&10。除了 aiO 之外，在这类中也常常将ITO(铟化锡)用于电流扩展。此外，输出耦合效率受限于在有源区中所产生的辐射在界面上的总反射，这是由半导体材料和环境材料的不同的折射率引起的。总反射可能受到界面的合适的结构干扰。 由此导致较高的输出耦合效率。在衬底或载体内对辐射的吸收也是低输出耦合效率的原因之一，其中在该衬底或载体上生长半导体层序列或固定有发射辐射的半导体元件。
技术实现思路
本专利技术的任务是研制本文开篇所述的那种具有提高的总效率的发射辐射的半导6体元件。此外，将给出一种用于制造具有提高的总效率的发射辐射的半导体元件的方法。该任务通过具有半导体本体的发射辐射的半导体元件解决。在该具有半导体本体的发射辐射的半导体元件中，所述半导体本体包含第一主表面、第二主表面和具有产生电磁辐射的有源区的以外延方式生长的半导体层序列，其中所述半导体层序列构成所述半导体本体并且被布置在所述第一和第二主表面之间，其特征在于，位于半导体本体之外的第一电流扩展层被布置在所述第一主表面上并且与所述半导体层序列导电连接；位于半导体本体之外的第二电流扩展层被布置在所述第二主表面上并且与所述半导体层序列导电连接；所述两个电流扩展层包含对于所产生的辐射来说可透过的材料；所述第一电流扩展层的材料不同于第二电流扩展层的材料；以及在所述第一电流扩展层的背离所述半导体层序列的一侧布置有镜面层。在具体实施方式部分对本专利技术的有利的扩展方案进行了说明。根据本专利技术的发射辐射的半导体元件具有半导体本体，该半导体本体包含第一主表面、第二主表面和具有产生电磁辐射的有源区的半导体层序列，其中在第一和第二主表面之间布置有半导体层序列，第一电流扩展层被布置在第一主表面上并且与半导体层序列导电连接，以及第二电流扩展层被布置在第二主表面上并且与半导体层序列导电连接。这些电流扩展层中的至少一个优选地也包含具有导电能力的材料，该材料对于所产生的辐射来说是可透过的。特别优选地，两个电流扩展层包含这种材料、尤其是辐射可透过的具有导电能力的氧化物，优选地是诸如&10、InO和/或SnO的金属氧化物或诸如ITO 的具有两种或多种金属成分的氧化物。由这些材料构成的电流扩展层是特别合适的，因为这些电流扩展层此外具有微小的层电阻，该微小的层电阻保证均勻地将电流输入到半导体层序列中。此外，它们具有高透射的大的波长范围。电阻有利地小于200 Ω / □，其中尤其优选的是小于30 Ω/□的值。在此，单位Ω/口(欧姆每平方)对应于层的平方面积的电阻。在本专利技术中，电流扩展层的厚度是如此来选择的，使得导致均勻地将电流输入到半导体层序列内。这以从IOnm直至lOOOnm、尤其优选地从200nm直至800nm的层厚来实现。有利的是，为了减小电流扩展层的层电阻，辐射可透过的具有导电能力的电流扩展层中的至少一个包含Al、Ga、In,Ce, Sb和/或F作为掺杂材料。例如第一电流扩展层包含ZnO并且掺杂有Al，而第二电流扩展层包含SnO并且掺杂有Sb。电流扩展层可以例如通过溅射、尤其是DC溅射来涂覆，其中如此选择过程参数， 使得在电流扩展层和邻接的半导体层之间形成电接触，该电接触能够均勻地将电流输入到半导体层序列内并因此输入到有源区内。这些层之间的电接触还可以例如通过烧结或适当地预净化参与的层的相应表面来加以改善。由于两个电流扩展层的存在，在半导体层序列的两侧极其均勻地引入电流，并且形成高品质的有源区，该有源区的特征在于均勻分布的辐射产生和有利地微小的吸收。在本专利技术的优选的改进方案中，在电流扩展层中的至少一个上布置有镜面层，该镜面层优选地是导电的并且此外对于在有源区内所产生的辐射来说具有高反射率。通过镜面层来降低在可能被布置于其下的层(如例如衬底或载体)内的吸收损耗，并且该镜面层与电流扩展层一起构成用于与半导体元件接触的高效镜面电接触。镜面7层优选地包含金属、有利地Au、Ag、Al、Pt和/或具有这些材料中的至少一个的合金。尤其优选的是，在电流扩展层的背离半导体层序列的一侧，镜面层被布置在第一主表面上。该镜面层例如可以通过汽化渗镀或溅射来涂覆。在本专利技术的另一优选的改进方案中，半导体层序列的至少一个主表面具有微结构，该微结构在将电流扩展层涂覆到相应的主表面内或上之前已经被引入或者被涂覆。在此，这样形成微结构，使得与非结构化表面不同，结构化表面由于在有源区中所产生的、入射到该表面上的辐射的受干扰的总反射而具有较高的输出耦合效率。因此提高辐射输出耦合，并因此提高发射辐射的半导体元件的总效率。这样的微结构例如可以通过诸如蚀刻或研磨法的表面粗糙法来产生。此外，这样的微结构可以通过在应结构化的表面上涂覆金属掩模材料来产生，其中如此获得金属掩模材料的润湿特性，以致在表面上形成优选地至少部分相互连接的金属小岛。该岛结构可以借助于干蚀刻法转移到应结构化的表面内，之后可以通过适当的方法除去掩模材料。在半导体层序列的背离镜面层的一侧，主表面优选地具有微结构。在本专利技术的有利的扩展方案中，半导体层序列具有至少一个η型和一个P型导电层。η和/或P型导电层的厚度典型地处于一个单层和IOOOnm之间。这些层中的至少一层或两层的厚度优选地小于400nm，并且尤其优选地处于150nm和350nm之间。在传统元件的情况下，围绕有源区布置的η和/或ρ型导电层通常也用于电流扩展，并因此具有相对大的厚度。与此相反，在本专利技术中，在布置在半导体本体之外的电流扩展层中实现电流扩展。 因此可以相对而言较薄地实现半导体层序列的各层。具有这种有利地微小的层厚的半导体层序列在多方本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．具有半导体本体的发射辐射的半导体元件，所述半导体本体包含第一主表面（５）、第二主表面（９）和具有产生电磁辐射的有源区（７）的以外延方式生长的半导体层序列（４），其中所述半导体层序列（４）构成所述半导体本体并且被布置在所述第一和第二主表面（５，９）之间，其特征在于，一位于半导体本体之外的第一电流扩展层（３）被布置在所述第一主表面（５）上并且与所述半导体层序列（４）导电连接；－位于半导体本体之外的第二电流扩展层（１０）被布置在所述第二主表面（９）上并且与所述半导体层序列（４）导电连接；－所述两个电流扩展层（３，１０）包含对于所产生的辐射来说可透过的材料；－所述第一电流扩展层（３）的材料不同于第二电流扩展层（１０）的材料；以及－在所述第一电流扩展层（３）的背离所述半导体层序列（４）的一侧布置有镜面层（２）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·施泰因，R·温迪施，R·维尔特，I·皮聪卡，
申请(专利权)人：奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE