本发明专利技术提供一种半导体装置，包含p型掺杂层、n型掺杂层及内部电性连接层，其电性耦合于p型掺杂层与n型掺杂层之间。在一个实施例中，内部电性连接层包含四族元素与氮元素，且四族元素与氮元素的原子数占上述内部电性连接层总原子数百分比的50%以上。在另一个实施例中，内部电性连接层包含碳元素，其掺杂浓度大于1017原子/立方厘米。在又一个实施例中，内部电性连接层的形成温度小于p型掺杂层的形成温度及n型掺杂层的形成温度。
【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术涉及一种半导体装置，特别涉及一种具有内部电性连接层的半导体装置。
技术介绍
为了提升发光二极管(LED)的发光效率，方法之一是使用隧道结(tunneljunction)将两个或多个发光二极管迭加起来。迭加发光二极管较单一发光二极管放射更多的光线，因而可提高亮度。使用隧道结还可强化电流的分散(spreading)，使得主动层内更多的载子可进行再结合(recombination)。此外，迭加发光二极管较同样数目的单一发光二极管具有较少的电极接触，不但可节省空间，且可降低所造成的电致迁移(electromigration)问题。传统形成隧道结的方法之一是使用重掺杂技术，如美国专利第6，822，991号，题为“含有隧道结的发光装置(Light Emitting Devices Including Tunnel Junctions)”。由于隧穿距离通常很短，因此，使用重掺杂技术较难达到所要的隧道结。再者，重掺杂也可能影响到邻近层级的掺杂浓度。传统形成隧道结的另一方法是使用极化(polarization)技术，如美国专利第6，878，975 号，题为“极化场增强之隧穿结构(Polarization Field Enhanced TunnelStructures)”。此种方法需要较复杂的工艺控制，且会限制了材质使用的选择性。上述传统发光二极管所遭遇的问题也经常出现于其它半导体装置，例如太阳能电池、二极管等。因此，亟需提出一种新颖的半导体装置，用以解决上述的问题。
技术实现思路
鉴于上述，本专利技术实施例的目的之一在于提出一种半导体装置，其具有内部电性连接层，可提升半导体装置的操作效率。根据本专利技术实施例，半导体装置包含P型掺杂层、η型掺杂层及内部电性连接层，其中内部电性连接层位于P型掺杂层与η型掺杂层之间，由此电性耦合P型掺杂层与η型掺杂层。在一个实施例中，内部电性连接层包含四族元素与氮元素，且四族元素与氮元素的原子数占上述内部电性连接层总原子数百分比的50%以上。在另一个实施例中，内部电性连接层包含碳元素，且碳元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。在又一个实施例中，内部电性连接层的形成温度小于P型掺杂层的形成温度及η型掺杂层的形成温度。其中所述P型掺杂层与所述η型掺杂层反向导通时的反向电压降小于或等于I伏特。其中所述内部电性连接层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。其中所述P型掺杂层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。其中所述η型掺杂层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。其中所述内部电性连接层还包含镁元素，该镁元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。其中所述内部电性连接层不包含三族元素。其中所述内部电性连接层的厚度小于或等于100纳米。其中所述p型掺杂层的p掺杂浓度范围为IO18-1O21原子/立方厘米。其中所述n型掺杂层的n掺杂浓度范围为IO18-1O21原子/立方厘米。其中所述半导体装置包含两个或两个以上半导体组件，所述p型掺杂层位于其中一个该半导体组件，所述n型掺杂层位于另一个所述半导体组件，所述内部电性连接层位于所述两个半导体组件之间，由此电性耦合所述两个半导体组件，且所述P型掺杂层与所述n型掺杂层包含三族元素的氮化物。其中所述半导体组件为发光二极管、光检测器、太阳能电池、晶体管、二极管或激光二极管。其中所述内部电性连接层为非连续层。其中所述内部电性连接层为非单晶结构。其中所述内部电性连接层为缺陷诱导内部电性连接层。其中所述缺陷诱导内部电性连接层提供一个第一缺陷密度，所述缺陷诱导内部电性连接层的成长面具有一个第二缺陷密度，该第一缺陷密度为该第二缺陷密度的5倍以上，且所述缺陷诱导内部电性连接层的厚度小于或等于100纳米。其中还包含一个缺陷减少层，位于所述缺陷诱导内部电性连接层与所述n型掺杂层之间，该缺陷减少层邻接所述缺陷诱导内部电性连接层，所述缺陷减少层提供一个第三缺陷密度，所述缺陷减少层的成长面具有一个第四缺陷密度，该第三缺陷密度为该第四缺陷密度的的五分之一以下，且所述缺陷减少层的厚度大于或等于10纳米。其中所述低温内部电性连接层包含氧化物、氮化物、硅化物、氮氧化物、碳氮化物、碳化物、碳、娃、金属或上述物质的任意组合。其中所述低温内部电性连接层包含一种金属基化合物，该金属基化合物为非化学当量比且金属元素过量。其中所述低温内部电性连接层还包含一个氧化物、氮化物、硅化物、氮氧化物、碳氮化物、碳化物、碳、硅或金属所形成的层。其中所述内部电性连接层包含四族元素与氮元素，且该四族元素与该氮元素的原子数占所述内部电性连接层总原子数百分比的50%以上。【附图说明】图1A显示本专利技术第一实施例之半导体装置的剖面图。图1B显示本专利技术第一实施例之另一半导体装置的剖面图。图2A显示本专利技术第二实施例的半导体装置的剖面图。图2B显示本专利技术第二实施例的另一半导体装置的剖面图。图3A显示本专利技术第三实施例的半导体装置的剖面图。图3B显示本专利技术第三实施例的另一半导体装置的剖面图。图4A至图4C显示各种隧穿机制。参考标记列表100半导体装置101半导体装置11第一 半导体组件111η型掺杂层112中间层113P型掺杂层12内部电性连接层13第一半导体组件131η型掺杂层132中间层133P型掺杂层14缺陷减少层200半导体装置201半导体装置21第一半导体组件211η型掺杂层212中间层213P型掺杂层22内部电性连接层23第一半导体组件231η型掺杂层232中间层233P型掺杂层24缺陷减少层300半导体装置301半导体装置31第一半导体组件311η型掺杂层312中间层313P型掺杂层32内部电性连接层33第一半导体组件331η型掺杂层332中间层333P型掺杂层34缺陷减少层【具体实施方式】图1A显示本专利技术第一实施例的半导体装置100的剖面图。图式仅显示出与实施例相关的组件。本专利技术实施例可广泛应用于各种半导体装置，例如半导体发光装置(如发光二极管)、光检测器(photodetector)、太阳能电池、晶体管、二极管(如激光二极管)等。如图1A所示，首先形成第一半导体组件11，其由下而上依次包含η型掺杂层111、中间层112及P型掺杂层113。举例来说，对发光二极管而言，中间层112系为发光层；对太阳能电池而言，中间层112系为光吸收层。在本说明书中，P型及η型可分别称为第一型及第二型；Ρ型及η型也可分别称为第二型及第一型。在本实施例的一个范例中，于形成P型掺杂层113时，可以使用含碳材料作为掺杂源，使得P型掺杂层113含有碳元素，其浓度大于IO17原子/立方厘米(atoms/cm3)。一般来说，p型掺杂层113的优选掺杂浓度范围为IO18-1O21原子/立方厘米，且P型掺杂层113包含三族元素的氮化物。在本实施例的另一个范例中，P型掺杂层113的P掺杂(p-dopant)浓度范围为IO18-1O21原子/立方厘米。接着，形成内部电性连接层12于P型掺杂层113上。内部电性连接层12的形成可使用化学气相沉积、物理气相沉积、或布值(implantation)技术。根据本专利技术第一实施例的特征之一，于形成内部电性连接层12时,使用四族元本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体装置，包含：一个p型掺杂层；一个n型掺杂层；以及一个内部电性连接层，位于该p型掺杂层与该n型掺杂层之间，由此电性耦合所述p型掺杂层与所述n型掺杂层；其中，该内部电性连接层包含四族元素与氮元素，且该四族元素与该氮元素的原子数占所述内部电性连接层总原子数百分比的50%以上。
【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包含: 一个P型掺杂层； 一个η型掺杂层；以及 一个内部电性连接层，位于该P型掺杂层与该η型掺杂层之间，由此电性耦合所述P型掺杂层与所述η型掺杂层； 其中，该内部电性连接层包含四族元素与氮元素，且该四族元素与该氮元素的原子数占所述内部电性连接层总原子数百分比的50%以上。2.—种半导体装置，包含: 一个P型掺杂层； 一个η型掺杂层；以及 一个内部电性连接层，位于该P型掺杂层与该η型掺杂层之间，由此电性耦合所述P型掺杂层与所述η型掺杂层； 其中，该内部电性连接层包含碳元素，且该碳元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。3.一种半导体装置，包含: 一个P型掺杂层； 一个η型掺杂层；以及 一个低温内部电性连接层，位于该P型掺杂层与该η型掺杂层之间，由此电性耦合所述P型掺杂层与所述η型掺杂层； 其中，该低温内部电性连接层的形成温度小于所述P型掺杂层的形成温度及所述η型掺杂层的形成温度。4.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体装置，其中所述P型掺杂层与所述η型掺杂层反向导通时的反向电压降小于或等于I伏特。5.根据权利要求1或3所述的半导体装置，其中所述内部电性连接层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。6.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体装置，其中所述P型掺杂层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。7.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体装置，其中所述η型掺杂层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。8.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体装置，其中所述内部电性连接层还包含镁元素，该镁元素的掺杂浓度大于IO17原子/立方厘米。9.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体装置，其中所述内部电性连接层不包含三族元素。10.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体装置，其中所述内部电性连接层的厚度小于或等于100纳米。11.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体装置，其中所述P型掺杂层的P掺杂浓度范围为IO18-1O21原子/立方厘米。12.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体装置，其中所述η型掺杂层的η掺杂浓度范围为IO18-1O21原子/立方...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢炎璋，许进恭，刘恒，李君超，施雅萱，陈嘉南，
申请(专利权)人：华夏光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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