專利名稱：光電子半導(dǎo)體本體和用于制造光電子半導(dǎo)體本體的方法
光電子半導(dǎo)體本體和用于制造光電子半導(dǎo)體本體的方法本申請(qǐng)要求德國(guó)專利申請(qǐng)10 2007 057 756. 9的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)
合于此。本申請(qǐng)涉及一種光電子半導(dǎo)體本體，其具有基于氮化物化合物半導(dǎo)體的外延的半 導(dǎo)體層序列。該半導(dǎo)體層序列設(shè)置有電接觸材料，使得該材料與半導(dǎo)體層序列的n導(dǎo)電摻 雜的外延半導(dǎo)體層鄰接。本申請(qǐng)還涉及一種用于制造這種光電子半導(dǎo)體本體的方法。在US 2007/0012944 A1中公開(kāi)了一種開(kāi)頭所述類型的光電子半導(dǎo)體本體。所描 述的半導(dǎo)體本體例如具有n導(dǎo)電摻雜的由GaN構(gòu)成的外延層，其形成了半導(dǎo)體本體的外部 的主面，該主面背離于P導(dǎo)電摻雜的外延層。在n導(dǎo)電摻雜的外延半導(dǎo)體層的主面上設(shè)置 有金屬接合墊形式的電接觸材料。在外延半導(dǎo)體層序列的與主面對(duì)置的側(cè)上，另一電接觸 材料與P導(dǎo)電摻雜的外延半導(dǎo)體層鄰接。一個(gè)任務(wù)是提出一種光電子半導(dǎo)體本體，其中在電接觸材料和n導(dǎo)電摻雜的外延 半導(dǎo)體材料之間可以實(shí)現(xiàn)特別可靠的導(dǎo)電接觸，其中該外延半導(dǎo)體材料基于氮化物化合物 半導(dǎo)體，其中該接觸還應(yīng)具有盡可能小的電阻。此外，要提出一種用于制造這種光電子半導(dǎo) 體本體的方法。本發(fā)明提出了一種光電子半導(dǎo)體本體，其帶有外延半導(dǎo)體層序列，該半導(dǎo)體層序 列基于氮化物化合物半導(dǎo)體。半導(dǎo)體層序列具有外延緩沖層、有源區(qū)和設(shè)置在緩沖層和有 源區(qū)之間的外延接觸層。在一個(gè)實(shí)施形式中，尤其是緩沖層和接觸層基于氮化物化合物半 導(dǎo)體。基于氮化物化合物半導(dǎo)體意味著半導(dǎo)體層序列具有至少一個(gè)層并優(yōu)選具有多個(gè) 層，所述層具有氮化物化合物半導(dǎo)體的一種材料或多種材料。氮化物化合物半導(dǎo)體是包含 氮的化合物半導(dǎo)體材料，如來(lái)自InxAlyGai_x_yN(其中0彡x彡1，0彡y彡1且x+y彡1)系的 材料。在此，該材料并非一定必須具有根據(jù)上式的數(shù)學(xué)上精確的組分。更確切地說(shuō)，其可以 具有一種或多種摻雜材料以及附加的組成部分，它們基本上不改變?cè)摬牧系奈锢硖匦?。?而出于簡(jiǎn)化原因，上式僅僅包含了晶格的主要組成成分(Al，Ga，In，N)，即使它們可以部分 通過(guò)其他物質(zhì)代替或者由其他物質(zhì)補(bǔ)充。在一個(gè)實(shí)施形式中，緩沖層具有GaN。附加地或者可替選地，接觸層具有GaN。這 意味著在該層中分別包含Ga以及N作為材料的主要組成部分。然而這些層的材料并非一 定是二元半導(dǎo)體材料，而也可以是三元或者四元半導(dǎo)體材料。具有GaN的材料在本申請(qǐng)的 意義下尤其是也可以是AlGaN、InGaN或者AlInGaN。在一個(gè)有利的實(shí)施形式中，緩沖層以 及/或者接觸層具有帶有GaN的二元半導(dǎo)體材料。光電子半導(dǎo)體本體在半導(dǎo)體層序列中具有凹處，該凹處從半導(dǎo)體層序列的一側(cè)穿 過(guò)緩沖層延伸。根據(jù)半導(dǎo)體本體的一個(gè)實(shí)施形式，凹處在接觸層的區(qū)域中結(jié)束。在該凹處中設(shè)置有電接觸材料，其在凹處中與接觸層鄰接。這提供了如下可能性 不是或者不僅僅是在接觸材料和外延半導(dǎo)體層序列的外部的層之間構(gòu)建接觸，而是尤其在 電接觸材料和被緩沖層覆蓋的并且通過(guò)凹處部分露出的接觸層之間構(gòu)建接觸。由此緩沖層 例如可以關(guān)于其晶體質(zhì)量而被優(yōu)化并且接觸層關(guān)于其可接觸性方面借助電接觸材料來(lái)優(yōu)化。電接觸材料不是外延半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體材料。在一個(gè)實(shí)施形式中，電接觸材 料具有金屬導(dǎo)電材料。在一個(gè)改進(jìn)方案中，接觸材料包含至少一種金屬和/或至少一種透 明導(dǎo)電氧化物(TCO, transparent conductiveoxide) 0半導(dǎo)體本體的另一實(shí)施形式設(shè)計(jì)為，緩沖層具有比接觸層更低的n摻雜材料濃 度。緩沖層尤其是名義上未摻雜或者僅僅部分名義上n導(dǎo)電摻雜。在一個(gè)擴(kuò)展方案中，在 緩沖層內(nèi)的最大n摻雜材料濃度為小于3 X 1018cm-3或者小于1 X 1018cnT3。在緩沖層內(nèi)的最 大n摻雜材料濃度也可以有利地小于7X 1017cm_3或者小于5X 1017cm_3接觸層中的n摻雜材料濃度在一個(gè)實(shí)施形式中為至少3X1018Cm_3、5X1018Cm_3、 7X1018cm_3或者lX1019cm_3。通常，在接觸層中的盡可能高的n摻雜材料濃度是有利的。在另一實(shí)施形式中，緩沖層具有大于或等于0. 15 y m的厚度，優(yōu)選0. 5 y m的厚度。 該厚度尤其是也可以大于0. 7 y m或者大于1 y m。在另一實(shí)施形式中，緩沖層的外表面具有如下平均粗糙度其大于凹處的底面的 平均粗糙度的兩倍。有利地，外表面的平均粗糙度大于凹處的底面的平均粗糙度的5倍。附加地或者可替選地，緩沖層的外表面具有如下平均粗糙度其大于電接觸材料 的與半導(dǎo)體層序列背離的面的平均粗糙度的2倍。有利地，外表面的平均粗糙度大于電接 觸材料的與半導(dǎo)體層序列背離的面的平均粗糙度的5倍。在另一實(shí)施形式中，電接觸材料與半導(dǎo)體本體的接合墊導(dǎo)電連接或者形成接合墊。在另一實(shí)施形式中，凹處伸入到接觸層中。另一實(shí)施形式設(shè)計(jì)為半導(dǎo)體本體不含外延襯底。在另一實(shí)施形式中，在半導(dǎo)體層序列的與凹處對(duì)置的側(cè)上設(shè)置有另一電接觸材 料。本發(fā)明提出了一種用于制造光電子半導(dǎo)體本體的方法，其中提供基于氮化物化合 物半導(dǎo)體的外延半導(dǎo)體層序列。半導(dǎo)體層序列包含外延緩沖層、有源區(qū)和外延接觸層。緩 沖層名義上未摻雜或者至少部分n導(dǎo)電摻雜。有源區(qū)適于發(fā)射或者接收電磁輻射。接觸層 設(shè)置在緩沖層和有源區(qū)之間。在另一方法步驟中，構(gòu)建通過(guò)緩沖層并且至少直至接觸層的 凹處。電接觸材料設(shè)置在凹處中，使得其與接觸層鄰接。在該方法的一個(gè)有利的實(shí)施形式中，在接觸層中的n摻雜材料濃度大于緩沖層中 的n摻雜材料濃度。在另一實(shí)施形式中，凹處深入地構(gòu)建使得其延伸到接觸層中。在另一實(shí)施形式中，緩沖層的外表面被粗糙化。有利地，在將接觸材料設(shè)置在凹處 中之后，將緩沖層的外表面粗糙化。光電子半導(dǎo)體本體的其他優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)選的實(shí)施形式和改進(jìn)方案從以下結(jié)合附圖所闡 述的實(shí)施例中得到。其中

圖1示出了光電子半導(dǎo)體本體的一個(gè)實(shí)施例的示意性俯視圖，圖2示出了圖1中所示的光電子半導(dǎo)體本體的示意性剖面圖，圖3示出了根據(jù)第二實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體的示意性剖面圖，圖4示出了根據(jù)第三實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體的示意性剖面圖，
圖5至7示出了在根據(jù)第一實(shí)施例的方法的不同方法階段期間的外延半導(dǎo)體層序 列的示意性剖面圖，以及圖8和9示出了在根據(jù)第二實(shí)施例的方法的不同方法階段期間的外延半導(dǎo)體層堆 疊的示意性剖面圖。在實(shí)施例和附圖中，相同的或者作用相同的組成部分分別設(shè)置有相同的附圖標(biāo) 記。所示的組成部分以及組成部分彼此間的大小關(guān)系不能視為合乎比例的。更確切地說(shuō)， 附圖的一些細(xì)節(jié)為了更好的理解而被夸大地示出。在圖1中所示的光電子半導(dǎo)體本體1的俯視圖中，可以看到外延半導(dǎo)體層堆疊的 緩沖層21以及接觸材料4。在所示的實(shí)施例中，緩沖層21是半導(dǎo)體層堆疊的外部層，即其與 半導(dǎo)體層堆疊背離的主面在半導(dǎo)體層堆疊的兩個(gè)主側(cè)之一上形成半導(dǎo)體層堆疊的邊界。層 的主面可以分別理解為兩個(gè)彼此對(duì)置的面，這些面垂直于層的主延伸平面形成層的邊界。 相應(yīng)地，半導(dǎo)體層堆疊的主側(cè)是通過(guò)半導(dǎo)體層堆疊的層的主面形成邊界的兩個(gè)側(cè)。然而，緩沖層不必一定是外部的層。更確切地說(shuō)，緩沖層例如可以至少部分被層堆 疊的另外的外延半導(dǎo)體層覆蓋，該另外的外延半導(dǎo)體層例如形成在半導(dǎo)體層堆疊的主側(cè)上 的外表面的主要部分。電接觸材料4以框架形式構(gòu)建。在圖1中，框架是封閉的，然而其也可能被中斷。 同樣地，原則上可能的是，電接觸材料4以任意其他形式施加在半導(dǎo)體層堆疊上。電接觸材料4的一部分形成接合墊41或者導(dǎo)電地與接合墊41相連。接合墊41 具有外表面，其適于在其上借助形成接合墊的外表面的材料以機(jī)械方式并且導(dǎo)電地固定接 合線。電接觸軌42從接合線41出來(lái)。電接觸軌具有如下目的使得電流在光電子半導(dǎo) 體本體的工作中盡可能均勻分布在整個(gè)半導(dǎo)體層序列上地注入到半導(dǎo)體層序列中。接觸軌 42例如沿著半導(dǎo)體層序列的側(cè)邊緣走向。然而例如也可能的是，至少一個(gè)接觸軌通過(guò)半導(dǎo) 體層序列的中心。在圖2至9中分別示出了根據(jù)不同實(shí)施例的光電子半導(dǎo)體本體或者外延半導(dǎo)體層 序列的示意性剖面圖，其中這些剖面圖大致對(duì)應(yīng)于沿著圖1中所繪的虛線AB的剖面的平面 圖。在圖2所示的實(shí)施例中，電接觸材料4設(shè)置在至少一個(gè)凹處3中。凹處3從半導(dǎo) 體層序列2的外部主面穿過(guò)緩沖層21延伸并且至少延伸直至接觸層22。在所示的例子中， 緩沖層直接與接觸層23鄰接。然而原則上也可能的是，在緩沖層和接觸層之間還設(shè)置有至 少一個(gè)另外的半導(dǎo)體層。凹處3例如延伸進(jìn)接觸層22中。相對(duì)于接觸層22的總厚度，凹處例如可以延伸 到接觸層22中的厚度的20%到80% (包括兩個(gè)端值)。例如，凹處3大約在接觸層22的 一半厚度處結(jié)束。該厚度垂直于接觸層主延伸平面來(lái)測(cè)量。在凹處3中設(shè)置有電接觸材料4，其在凹處內(nèi)與接觸層22鄰接。接觸材料4尤其 是與凹處3的底面221鄰接，該底面至少部分通過(guò)接觸層22的材料形成。在底面221和電 接觸材料4之間的邊界面上構(gòu)建有在接觸材料4和接觸層22之間的良好導(dǎo)電的接觸。該 電接觸近似地具有歐姆接觸的特性。在專業(yè)領(lǐng)域中，該接觸因此通常簡(jiǎn)化地稱作歐姆接觸。電接觸材料4部分地從凹處3伸出，即電接觸材料4的一部分從外延的半導(dǎo)體層堆疊2中伸出。由此電接觸材料4 (尤其是在接合墊41的區(qū)域中)可以良好地從外部進(jìn)行 電接觸。凹處3具有至少與緩沖層21的厚度5相同的深度。優(yōu)選地，凹處3的深度大于緩 沖層21的厚度5。緩沖層21的厚度5例如為大于0. 15 μ m。其例如也小于5 μ m。良好合 適的厚度5例如是0. 5 μ m、1 μ m、1. 5 μ m或2 μ m。半導(dǎo)體本體尤其是基于氮化物化合物半導(dǎo)體的發(fā)射輻射的和/或檢測(cè)輻射的半 導(dǎo)體芯片。在此，其中尤其是包括如下半導(dǎo)體芯片其中外延制造的半導(dǎo)體層序列包含具有 來(lái)自氮化物化合物半導(dǎo)體材料系的材料的至少一個(gè)單個(gè)層。有源區(qū)具有pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱結(jié)構(gòu)(SQW，single quantumwell)或者多 量子阱結(jié)構(gòu)(MQW，multi quantum well)，用于產(chǎn)生輻射。術(shù)語(yǔ)量子阱結(jié)構(gòu)在此并未詳細(xì)說(shuō) 明關(guān)于量子化的維度方面的意義。其因此尤其包括量子槽、量子線以及量子點(diǎn)以及這些結(jié) 構(gòu)的任意組合。在出版物 W001/39282、US5, 831，277、US6, 172，382 Bl 和 US5, 684，309 中描 述了 MQW結(jié)構(gòu)的例子，它們的就此而言的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。例如，緩沖層21和接觸層22分別是GaN層。緩沖層21的外表面211被粗糙化。其具有不平坦性，該不平坦性適于減少外表面 211上的全反射并且提高通過(guò)外表面211和來(lái)自半導(dǎo)體層堆疊2的輻射耦合輸出。外表面 211尤其是被微結(jié)構(gòu)化。具有微結(jié)構(gòu)化的耦合輸出面的半導(dǎo)體芯片以及用于使基于氮化物 化合物半導(dǎo)體材料的發(fā)射輻射的半導(dǎo)體層序列的輻射耦合輸出面微結(jié)構(gòu)化的方法例如在 W02005/106972中公開(kāi)，其就此而言的公開(kāi)內(nèi)容結(jié)合于本申請(qǐng)中。不同于緩沖層21的外表面211，凹處3的底面221是盡可能平坦的。其具有例如 小于外表面211的粗糙度的五分之一的粗糙度。已確定的是，盡可能平滑的底面221對(duì)于 構(gòu)建在接觸材料4和接觸層22之間的導(dǎo)電接觸是有利的。接觸材料4例如具有金屬或者多種金屬，或者由一種或者多種金屬構(gòu)成。附加地 或者可替選地，電接觸材料4也可以具有透明導(dǎo)電氧化物(所謂的TC0)，譬如銦錫氧化物 (ITO)。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸材料4具有帶有鈦的層，該層與底面221鄰接；施加在帶 有鈦的層上的、帶有鉬的層；以及施加在帶有鉬的層上的、帶有金的層。帶有鈦的層例如具 有在50nm到200nm(包括兩端值)之間的厚度，例如IOOnm的厚度。帶有鉬的層例如具有 在50nm到300nm(包括兩端值)之間的厚度，例如IOOnm的厚度。帶有金的層例如具有在 0.5μπι到4μπι(包括兩端值)之間的厚度。這些層、尤其是帶有金的層也可以更厚。這些 層也可以分別由所說(shuō)明的材料構(gòu)成。緩沖層21例如是名義上未摻雜的GaN層。名義上未摻雜指的是其具有比外延半 導(dǎo)體層堆疊2的名義上η導(dǎo)電摻雜的半導(dǎo)體層明顯更低的η摻雜材料濃度。例如，在整個(gè)緩 沖層中的摻雜材料濃度小于lX1018cm_3，優(yōu)選小于7X1017cm_3、特別優(yōu)選小于5X1017cm_3。 摻雜材料濃度例如可以最大為大約3X 1017cnT3。可替選地，緩沖層21也可以至少部分地η導(dǎo)電摻雜。然而，在緩沖層21的摻雜 材料濃度小于接觸層22中的摻雜材料濃度。例如，在緩沖層21中的摻雜材料濃度都小于 3X IO18Cm-30與緩沖層相比，接觸層22具有比較高的摻雜材料濃度。接觸層例如被η導(dǎo)電 摻雜，具有例如大于或者等于8 X IO18Cm-3的摻雜材料濃度。例如，在接觸層中的η摻雜材料濃度為大約1 X IO19CnT3或者更高。也可能的是，僅僅接觸層22的一部分具有這樣高的摻雜 材料濃度，并且在接觸層22的其余部分中的摻雜材料濃度略微更低。已確定的是當(dāng)在緩沖層21中的摻雜材料濃度盡可能低并且在接觸層22中的摻 雜材料濃度與其相比盡可能高時(shí)，外延半導(dǎo)體層序列2不僅在其晶體質(zhì)量方面而且在其可 電接觸性方面都可以被有利地實(shí)現(xiàn)。盡可能厚的、盡可能低摻雜的緩沖層21會(huì)對(duì)半導(dǎo)體層 序列的晶體質(zhì)量有正面影響。圖2中所示的半導(dǎo)體芯片1例如不含外延襯底。半導(dǎo)體層序列2例如以緩沖層21 開(kāi)始生長(zhǎng)在外延襯底上。隨后，去除外延襯底。在此，外延襯底的任何材料都可以被完全去 除。然而可替選地也可能的是，外延襯底的材料的一部分作為半導(dǎo)體本體的部分保留并且 未被去除。通常，光電子半導(dǎo)體本體尤其是薄膜發(fā)光二極管芯片。薄膜發(fā)光二極管芯片的特征尤其在于如下典型的特征的至少之一-在產(chǎn)生輻射的外延半導(dǎo)體層序列的朝向支承元件的第一主面上施加有或者構(gòu)建 有反射層，其將外延半導(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；-薄膜半導(dǎo)體芯片包含支承元件，該支承元件并不是其上外延地生長(zhǎng)有半導(dǎo)體層 序列的生長(zhǎng)襯底，而是單獨(dú)的支承元件，其事后固定在外延半導(dǎo)體層序列上，-外延半導(dǎo)體層序列的生長(zhǎng)襯底從外延半導(dǎo)體層序列中去除或者被薄化，使得其 單獨(dú)與外延半導(dǎo)體層序列一起是非自由支承的，或者-外延半導(dǎo)體層序列具有在20μ m或者更小的范圍中的厚度，尤其是在10 μ m范圍 中的厚度。支承元件優(yōu)選構(gòu)建為對(duì)于半導(dǎo)體芯片發(fā)射的輻射是可透射的。此外，外延半導(dǎo)體層序列優(yōu)選包含帶有至少一個(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)，其在理想情況下導(dǎo)致光在外延半導(dǎo)體層序列中近似各態(tài)歷經(jīng)的分布， 即其具有盡可能各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)散射特性。薄膜半導(dǎo)體芯片的基本原理例如在I. Schnitzer等人所著的App. Phys. Lett. 63 (16) (1993年10月18日)，2174-2176頁(yè)中進(jìn)行了描述，其就此而言的公開(kāi)內(nèi)容通 過(guò)引用結(jié)合于此。薄膜半導(dǎo)體芯片的例子在出版物EP 0905797 A2和WO 02/13281 Al中 進(jìn)行了描述，其就此而言的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合于此。然而，半導(dǎo)體本體不必是發(fā)光二極管芯片，而是也可以是輻射檢測(cè)芯片，例如用于 光學(xué)傳感器。在圖2所示的半導(dǎo)體本體中，在半導(dǎo)體層序列2的與凹處3對(duì)置的側(cè)上例如設(shè)置 有另一電接觸材料6，其形成半導(dǎo)體本體1的接觸電極。在凹處3中的接觸材料4形成η電 極或者這種η電極的一部分。對(duì)置的電極的接觸材料6施加在電絕緣層7上。電絕緣層7例如具有介電材料譬如二氧化硅，或者由這種材料組成。此外，層7包 含至少一個(gè)凹處，其垂直地穿過(guò)層7延伸。在凹處的區(qū)域中，半導(dǎo)體層堆疊2可以導(dǎo)電地接 觸。優(yōu)選地，電絕緣層7具有多個(gè)這種凹處。電絕緣材料7和電接觸材料6的這種組合可 以具有高反射率。半導(dǎo)體層序列2除了具有緩沖層21和接觸層22之外例如具有有源區(qū)24和ρ導(dǎo)電摻雜的半導(dǎo)體層25。在ρ導(dǎo)電摻雜的半導(dǎo)體層25和電接觸材料6之間例如可以任選地 設(shè)置有η導(dǎo)電摻雜的半導(dǎo)體層，然而其未示出在圖2中。在此情況下，在ρ導(dǎo)電摻雜的半導(dǎo) 體層25和η導(dǎo)電摻雜的半導(dǎo)體層之間可以構(gòu)建隧道接觸。此外可能的是，在接觸層22和有源區(qū)24之間設(shè)置有一個(gè)或者多個(gè)另外的半導(dǎo)體 層。例如，在該部位上設(shè)置有η導(dǎo)電摻雜的半導(dǎo)體層23，其與接觸層22鄰接并且以大約 3. 5 X IO18CnT3的摻雜材料濃度η導(dǎo)電摻雜。例如硅適于作為η摻雜材料。與前面結(jié)合圖2所描述的實(shí)施例不同，在圖3中所示的半導(dǎo)體本體1中，電接觸材 料4的至少一部分安置在具有電絕緣材料43的凹處3中。例如，接合墊41部分或者完全 地墊以絕緣材料43。作為絕緣材料合適的是電介質(zhì)，例如二氧化硅。絕緣材料施加在凹處 的底面221上，其尤其與底面鄰接。通過(guò)電絕緣的材料43可以避免在半導(dǎo)體本體工作中在 接合墊41之下形成過(guò)高的局部電流密度，這種電流密度會(huì)對(duì)光電子半導(dǎo)體本體的功能有 負(fù)面影響。在圖4所示的實(shí)施例中，凹處3具有不同深度構(gòu)建的區(qū)域。例如，凹處3的其中設(shè) 置有電接觸軌42的部分比凹處的其中設(shè)置有接合墊41的部分更深地構(gòu)建?；旧弦部赡?的是，接合墊41部分地或者完全地設(shè)置在凹處3之外，即接合墊至少部分地設(shè)置在外表面 211 上。在接觸軌42的區(qū)域中，接觸材料4完全設(shè)置在凹處3內(nèi)，即接觸材料并不從凹處3 伸出。而在接合墊41的區(qū)域中，接觸材料4至少部分從半導(dǎo)體層堆疊2中伸出，這在半導(dǎo) 體本體1的外部可電接觸性方面是有利的。然而，基本上也可能的是，形成接合墊41的電 接觸材料4也至少在部分區(qū)域中或者整體上完全設(shè)置在凹處3中，并且并不伸出凹處3或 者達(dá)到凹處的邊緣。在圖5至7中示出了該方法的一個(gè)實(shí)施例。在該方法中提供了半導(dǎo)體層序列2，其 具有緩沖層21、接觸層22、η導(dǎo)電摻雜的層23、有源區(qū)24和ρ導(dǎo)電摻雜的層25。例如在η 導(dǎo)電摻雜的層23和有源區(qū)24之間，半導(dǎo)體層序列還可以包含另外的層。在半導(dǎo)體層序列的兩個(gè)主側(cè)上該半導(dǎo)體層序列具有外表面211。該外表面例如通 過(guò)緩沖層21的兩個(gè)主面之一來(lái)形成。外延半導(dǎo)體層序列2可以通過(guò)將層生長(zhǎng)在合適的外延襯底上來(lái)制造。外延襯底例 如具有碳化硅或者藍(lán)寶石。半導(dǎo)體層序列2在此例如從緩沖層21開(kāi)始生長(zhǎng)在外延襯底上。 隨后將外延襯底例如從半導(dǎo)體層序列去除。優(yōu)選地，在去除外延襯底之前，可以構(gòu)建圖2至4中分別所示的接觸結(jié)構(gòu)，其帶有 電絕緣層7和電接觸材料6，然而這在圖5至7中并未示出。該接觸結(jié)構(gòu)的構(gòu)建原則上也可 以在去除外延襯底之后進(jìn)行。隨后在半導(dǎo)體層序列2中構(gòu)建有至少一個(gè)凹處3。凹處的構(gòu) 建例如可以以光刻方式通過(guò)使用可光結(jié)構(gòu)化的掩模層來(lái)進(jìn)行。這種掩模層在圖6和7中未 示出，盡管其在一個(gè)合乎目的的實(shí)施形式中也可以在施加電接觸材料4期間存在，參見(jiàn)圖 7。不希望的電接觸材料于是可以有利地在剝離(Lift-off)工藝中與可光結(jié)構(gòu)化的掩模層 一起被去除。這種方法步驟對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言基本上是已知的。凹處的構(gòu)建例如可以通過(guò)使用反應(yīng)性離子刻蝕和/或例如以濕化學(xué)方式進(jìn)行。為 了施加電接觸材料4也可以使用傳統(tǒng)的方法步驟譬如氣相淀積和/或?yàn)R射。在方法的該實(shí)施例中，在將電接觸材料211設(shè)置在凹處3中之后才執(zhí)行使外表面211粗糙化的方法步驟。由此能夠以簡(jiǎn)單的方式保證凹處的底面221構(gòu)建得盡可能平坦或者平滑，并且不再由于通過(guò)使其粗糙化的方法步驟而受到影響。用于使外表面211粗糙化 的方法例如在WO 2005/106972中公開(kāi)，其公開(kāi)內(nèi)容前面已經(jīng)通過(guò)引用結(jié)合到本申請(qǐng)中。由 該方法得到的半導(dǎo)體本體1示出在圖2中。在圖8和9中示出該方法的一個(gè)可替選的例子。不同之處在于，在構(gòu)建凹處3之前 進(jìn)行用于使外表面211粗糙化的方法步驟。凹處3例如通過(guò)刻蝕進(jìn)粗糙的表面中來(lái)制造， 這導(dǎo)致凹處3的底面211同樣是粗糙的。底面221的粗糙度在此可以表現(xiàn)得比外表面211 的粗糙度略微小一些。例如，底面221的粗糙度小于外表面211的粗糙度的五分之一或者 小于二分之一。已確定的是，甚至在粗糙的底面221的情況下也可以在電接觸材料4和接 觸層22之間構(gòu)建良好導(dǎo)電的接觸。盡管凹處的盡可能平滑的底面顯得有利，然而底面221 也可以粗糙地構(gòu)建。所述光電子半導(dǎo)體本體和方法并未通過(guò)借助實(shí)施例對(duì)其的描述而局限于此。更確 切地說(shuō)，本申請(qǐng)包括任意新的特征和特征的任意組合，尤其是在權(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并未明確地在權(quán)利要求中或者實(shí)施例中說(shuō)明。
權(quán)利要求
一種光電子半導(dǎo)體本體，具有外延半導(dǎo)體層序列，該外延半導(dǎo)體層序列基于氮化物化合物半導(dǎo)體并且在該外延半導(dǎo)體層序列中包含外延緩沖層、有源區(qū)和外延接觸層，其中緩沖層在名義上未摻雜或者至少部分n導(dǎo)電摻雜，有源區(qū)適于發(fā)射或者接收電磁輻射，接觸層設(shè)置在緩沖層和有源區(qū)之間并且被n導(dǎo)電摻雜，在接觸層中的n摻雜材料濃度大于在緩沖層中的n摻雜材料濃度，以及在半導(dǎo)體層序列中包含凹處，該凹處穿過(guò)緩沖層延伸，并且電接觸材料設(shè)置在該凹處中并且與接觸層鄰接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中緩沖層具有大于或者等于0.15um 的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中緩沖層具有大于或者等于0.5 y m的厚度。
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，其中緩沖層的外表面具有大于凹 處底面的平均粗糙度2倍的平均粗糙度。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中緩沖層的外表面的平均粗糙 度是凹處底面的平均粗糙度的至少5倍。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中電接觸材料與半導(dǎo)體本體的 接合墊導(dǎo)電連接或者電接觸材料形成接合墊。
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，其中接觸層具有大于或者等于 3X1018cnT3的摻雜材料濃度。
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，其中接觸層具有大于或者等于 7X1018cnT3的摻雜材料濃度。
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，其中凹處延伸到接觸層中。
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，其中半導(dǎo)體本體不含有外延襯底。
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，其中在半導(dǎo)體層序列的與凹處 對(duì)置的側(cè)上設(shè)置有另外的電接觸材料。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中緩沖層的外表面的平均粗 糙度是電接觸材料的與半導(dǎo)體層序列背離的面的平均粗糙度的至少5倍。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中在凹處中，電接觸材料的一 部分墊以電絕緣材料，并且電絕緣材料設(shè)置在電接觸材料和接觸層之間。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中電接觸材料形成接合墊和 電接觸軌；凹處具有按照不同深度構(gòu)建的區(qū)域；以及凹處的其中設(shè)置有接觸軌的部分比凹 處的其中設(shè)置有接合墊的部分更深地構(gòu)建。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的光電子半導(dǎo)體本體，其中電接觸材料形成接合墊和 電接觸軌，它們兩者與接觸層鄰接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電子半導(dǎo)體本體，其具有基于氮化物化合物半導(dǎo)體的外延半導(dǎo)體層序列(2)。該半導(dǎo)體層序列具有緩沖層(21)，其在名義上未摻雜或者至少部分n導(dǎo)電摻雜；有源區(qū)(24)，其適于發(fā)射或者接收電磁輻射；以及設(shè)置在緩沖層和有源區(qū)之間的接觸層(22)，該接觸層被n導(dǎo)電摻雜。在接觸層中的n摻雜材料濃度大于在緩沖層中的n摻雜材料濃度。在半導(dǎo)體層序列中包含凹處(3)，該凹處穿過(guò)緩沖層延伸，并且電接觸材料設(shè)置在該凹處中并且與接觸層鄰接。此外，還提出了一種方法，其適于制造這種半導(dǎo)體本體。
文檔編號(hào)H01L33/00GK101878546SQ200880118423
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者烏爾里克·策恩德, 吉多·韋斯, 安德烈亞斯·魏瑪, 貝特霍爾德·哈恩 申請(qǐng)人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司