專利名稱：用于在半導(dǎo)體層內(nèi)制造具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域的方法以及光電子半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在導(dǎo)電的III-V半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生至少一個(gè)具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域的方法和具有III-V半導(dǎo)體層的光電子半導(dǎo)體器件，所述III-V半導(dǎo)體層在至少一個(gè)第一區(qū)域中用ZnO層覆蓋。
背景技術(shù)：
在光電子半導(dǎo)體器件、尤其是發(fā)光二極管或者半導(dǎo)體激光裝置的情況下往往希望引導(dǎo)通過半導(dǎo)體本體的電流有針對(duì)性地流經(jīng)半導(dǎo)體層的各個(gè)部分區(qū)域，以便提高所述器件的效率。 例如在發(fā)射輻射的光電子器件的情況下，在電連接接觸(焊盤(Bondpad))之下不注入電流，因?yàn)樵诨钚詤^(qū)的位于所述連接接觸之下的區(qū)域中所產(chǎn)生的電磁輻射在連接接觸內(nèi)會(huì)以比較大的部分被吸收，并且因此不能從所述器件中被耦合輸出。 此外，往往還希望把所述光電子半導(dǎo)體器件的由電流流過的面積限制在半導(dǎo)體芯片的部分區(qū)域上，以便在該部分區(qū)域中達(dá)到較高的載流子密度并且由此達(dá)到所述光電子器件的較短的開關(guān)時(shí)間。 用于影響流過半導(dǎo)體器件的電流路徑的公知方法是給電連接接觸襯墊絕緣層、在半導(dǎo)體層的部分區(qū)域中注入質(zhì)子或者對(duì)以外延方式制造的AlAs層進(jìn)行選擇性氧化，以便通過這種方式制造限流膜片。 然而，在具有高的橫向電導(dǎo)率的半導(dǎo)體材料的情況下，用絕緣層襯墊連接接觸的效果局限于接近于表面的區(qū)域，因?yàn)榘雽?dǎo)體材料的電導(dǎo)率本身由此不受影響。相反，利用質(zhì)子注入或者AlAs層的選擇性氧化的上述方法可以改變半導(dǎo)體層的各個(gè)部分區(qū)域的電導(dǎo)率。然而所述方法在技術(shù)上是比較耗費(fèi)的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所基于的任務(wù)是，說明一種方法，利用所述方法可以以比較少的耗
費(fèi)在導(dǎo)電的ni-v半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域，并且說明一種具有這種
III-V半導(dǎo)體層的有利的光電子器件。 根據(jù)本發(fā)明，在用于在導(dǎo)電的ni-v半導(dǎo)體層內(nèi)制造至少一個(gè)具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域的方法中，在所述半導(dǎo)體層的所述區(qū)域中敷設(shè)ZnO層并且接著退火。也即通過所述方法有利地在III-V半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)區(qū)域，其中跟III-V半導(dǎo)體層的一個(gè)或者多個(gè)
與具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域鄰接的區(qū)域相比，電導(dǎo)率被降低。例如所述ni-v半導(dǎo)體層
具有電導(dǎo)率h，并且在所述導(dǎo)電的III-V半導(dǎo)體層內(nèi)產(chǎn)生具有跟h相比降低了的電導(dǎo)率02的區(qū)域，使得0l< 02是適用的。 優(yōu)選地，在低于15(TC的溫度、優(yōu)選地在包含25t:在內(nèi)和包含12(TC在內(nèi)之間的溫度時(shí)，所述ZnO層被沉積在所述III-V半導(dǎo)體材料上。有利地借助于濺射來敷設(shè)所述ZnO層。接著的退火優(yōu)選地在約為30(TC至50(TC的溫度時(shí)進(jìn)行。 為了限定應(yīng)當(dāng)降低半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率的區(qū)域，例如可以借助于攝影平版術(shù)或者剝離(Lift-Off)技術(shù)對(duì)所述ZnO層進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。為了改善所述ZnO層的電導(dǎo)率，可以優(yōu)選地以高達(dá)3%的濃度用Al摻雜所述ZnO層。 本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)可以通過ZnO層的敷設(shè)和接著的退火工藝有針對(duì)性地影
響ni-v半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率、尤其還影響橫向電導(dǎo)率。尤其是表明了所述III-V半導(dǎo)體層
的電導(dǎo)率的降低大大取決于敷設(shè)所述ZnO層時(shí)的溫度。在低于15(TC的沉積溫度時(shí)，例如可能的是使III-V半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率降低至少一個(gè)因數(shù)2、優(yōu)選地至少一個(gè)因數(shù)5、并且特別優(yōu)選地甚至至少一個(gè)因數(shù)10。另一方面，通過在高于15(TC的溫度、例如在約為25(TC的溫度時(shí)敷設(shè)所述Zn0層并且接著退火，至少不太強(qiáng)地、優(yōu)選地甚至只是在可忽略的程度上微
小地影響所述ni-v半導(dǎo)體層的電導(dǎo)率。 所述Zn0層在退火以后可以被去除，或者也可以保留在所述半導(dǎo)體層上，并且例如在光電子器件內(nèi)起電流擴(kuò)展層的作用。 根據(jù)本發(fā)明的方法尤其適用于包含半導(dǎo)體材料之一 In卜x—yG AlyP(其中0《x+y《1、0《x《1、0《y《1)或者Al卜xGaxAs (其中0《x《1)的III-V半導(dǎo)體層。所述III-V半導(dǎo)體層優(yōu)選地是p摻雜的。 在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方法中，所述III-V半導(dǎo)體層包含在光電子器件中、尤其是包含在發(fā)光二極管或者半導(dǎo)體激光裝置中。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施形式中，所述光電子器件包含發(fā)射輻射的活性區(qū)，并且借助于所述具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域來減少流經(jīng)所述活性區(qū)的部分區(qū)域的電流。為此，所述具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域優(yōu)選地被布置在所述光電子器件的電連接接觸與所述活性區(qū)之間。 根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)有利的變型方案在于，在所述半導(dǎo)體層的第一區(qū)域上沉積第一 ZnO層，并且在所述半導(dǎo)體層的第二區(qū)域上沉積第二 ZnO層，其中相對(duì)于第一 ZnO層的沉積溫度如此地提高所述第二ZnO層的沉積溫度，使得在接著的退火時(shí)至少比第一區(qū)域的電導(dǎo)率較少地降低所述半導(dǎo)體層的第二區(qū)域的電導(dǎo)率。優(yōu)選地在高于150°C的溫度時(shí)、例如在約為25(TC的溫度時(shí)敷設(shè)所述第二 ZnO層。 此外，在本發(fā)明的范疇內(nèi)設(shè)置一種光電子半導(dǎo)體器件，所述光電子半導(dǎo)體器件包含III-V半導(dǎo)體層，所述III-V半導(dǎo)體層包含至少一個(gè)利用本發(fā)明方法所制造的具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域。 根據(jù)本發(fā)明的光電子半導(dǎo)體器件的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施形式具有III-V半導(dǎo)體層，所述III-V半導(dǎo)體層在至少一個(gè)第一區(qū)域中用ZnO層覆蓋，其中在由所述ZnO層覆蓋的第一區(qū)域中的半導(dǎo)體本體中的電導(dǎo)率低于在所述半導(dǎo)體層的橫向鄰接的區(qū)域中的電導(dǎo)率。
有利地，所述III-V半導(dǎo)體層的第一區(qū)域的電導(dǎo)率跟在所述半導(dǎo)體層的橫向鄰接的區(qū)域中的電導(dǎo)率相比低至少一個(gè)因數(shù)2、優(yōu)選地低至少一個(gè)因數(shù)5并且特別優(yōu)選地低
至少一個(gè)因數(shù)10。優(yōu)選地，所述III-V半導(dǎo)體層包含半導(dǎo)體材料之一 In卜x—yG AlyP(其中
0《x+y《1、0《x《1、0《y《1)或者Al卜xGaxAs (其中0《x《1)。 在所述半導(dǎo)體層的第二區(qū)域上可以沉積第二ZnO層，其中所述半導(dǎo)體層的第二區(qū)
域的電導(dǎo)率大于所述第一區(qū)域的電導(dǎo)率。 尤其是所述第一 Zn0層和所述第二 Zn0層可以相互鄰接，并且可以被布置在所述 111-V半導(dǎo)體層和光電子器件的連接接觸之間。因此，所述第一 Zn0層和所述第二 Zn0層以 有利的方式共同構(gòu)成一個(gè)電流擴(kuò)展層。 優(yōu)選地，光電子半導(dǎo)體器件包含發(fā)射輻射的活性區(qū)，其中具有降低了的電導(dǎo)率的 所述區(qū)域被布置在所述光電子器件的電連接接觸與所述活性區(qū)之間，以便減少所述活性區(qū) 的位于連接接觸對(duì)面的區(qū)域中的電流注入。由此減少在該區(qū)域中輻射的產(chǎn)生并且從而有利 地減少在連接接觸中的吸收。


下面結(jié)合圖1和圖2借助于兩個(gè)實(shí)施例詳細(xì)地說明本發(fā)明。 圖la示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光電子器件的示意性俯視圖， 圖lb示出沿圖la中所示的本發(fā)明實(shí)施例的直線AB的橫截面示意圖， 圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光電子器件的示意性俯視圖， 圖2b示出沿圖2a中所示的本發(fā)明實(shí)施例的直線CD的橫截面示意圖，并且 圖2c示出沿圖2a中所示的本發(fā)明實(shí)施例的直線EF的橫截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖中，相同的或者相同作用的元件具有相同的附圖標(biāo)記。 在圖la和lb中示出的本發(fā)明所述的光電子器件的第一實(shí)施例在襯底2上包含至 少一個(gè)P摻雜的III-V半導(dǎo)體層3和至一個(gè)n摻雜的半導(dǎo)體層5，在其之間構(gòu)成發(fā)射輻射的 活性區(qū)4。在本發(fā)明的范疇內(nèi)，在圖lb中僅示意性示出的半導(dǎo)體層序列3、4、5可以具有對(duì) 發(fā)光二極管或者半導(dǎo)體激光裝置通常的任意實(shí)施方式。尤其是量子層也可以被設(shè)置為發(fā)射 輻射的活性區(qū)4。 在III-V半導(dǎo)體層3的部分區(qū)域8上敷設(shè)第一 Zn0層1，所述第一 Zn0層是借助于 濺射在25°C和120°C之間的溫度時(shí)被沉積的。通過在300°C和500。 °C之間的溫度時(shí)在沉 積第一Zn0層l之后所進(jìn)行的退火工藝在III-V半導(dǎo)體層3內(nèi)產(chǎn)生了具有降低了的電導(dǎo)率 的區(qū)域8。 在橫向方向上，第二 ZnO層6鄰接所述第一 ZnO層l，所述第二 ZnO層與所述第一 ZnO層相比是在高于15(TC的較高溫度、例如在約為25(TC的溫度時(shí)被敷設(shè)的。
敷設(shè)第一ZnO層l和第二ZnO層6例如可以這樣地進(jìn)行首先將第二 ZnO層6敷設(shè) 在m-v半導(dǎo)體層3的整個(gè)平面上，并且接著用掩模層覆蓋，所述掩模層在為所述第一ZnO 層所設(shè)置的部分區(qū)域中包含開口 。在該部分區(qū)域中，例如用一種蝕刻方法去除第ZnO層6， 并且接著在低于15(TC的沉積溫度時(shí)敷設(shè)第一ZnO層l。接著敷設(shè)第一連接接觸7?？梢园?第一 ZnO層1和連接接觸7的在那里所沉積的材料與所述掩模層一起從第二 ZnO層6的用
6掩模層覆蓋的區(qū)域剝離(剝離技術(shù))。接著在30(TC和50(TC之間的溫度時(shí)進(jìn)行退火，以便 在第一ZnO層1的下方產(chǎn)生具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域8。 通過具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域8，從第一ZnO層l上的第一電連接接觸7流向例 如被布置在背離所述活性區(qū)4的襯底2背側(cè)上的第二連接接觸9的電流有利地被引導(dǎo)到活 性區(qū)4的不位于所述連接接觸7對(duì)面的區(qū)域中。在半導(dǎo)體層3內(nèi)從連接接觸7流向活性區(qū) 4的優(yōu)選的電流路徑在圖lb中通過箭頭10表示。電流路徑10的這種走向的優(yōu)點(diǎn)是，在活 性區(qū)4的位于連接接觸7對(duì)面的區(qū)域中只產(chǎn)生從所述光電子器件發(fā)射的輻射的比較少的部 分，由此減少在連接接觸7中的吸收耗損。 在該實(shí)施例中，第一ZnO層l和第二ZnO層6相互鄰接并且共同構(gòu)成電流擴(kuò)展層。 有利地，ZnO層1、6用高達(dá)百分之三的A1摻雜。由于ZnO層1、6的在退火的方法步驟中依 然保持的良好的橫向電導(dǎo)率，電流可以從連接接觸7通過第一 ZnO層1和第ZnO層6被注 入in-v半導(dǎo)體層3的具有未降低的或者僅僅微小降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域中。
在圖2a、2b、2c中所示的、根據(jù)本發(fā)明的光電子器件的第二實(shí)施例與圖1中所示的 實(shí)施例的區(qū)別基本上在于，向半導(dǎo)體層3的電流注入不是通過第二 ZnO層6、而是通過以結(jié) 構(gòu)化的形式被敷設(shè)在半導(dǎo)體層3上的接觸層11實(shí)現(xiàn)的。接觸層11優(yōu)選地是適于在半導(dǎo)體 層3上構(gòu)成歐姆接觸的金屬層，并且尤其可以包含Au、Zn、或者是這些材料的化合物。
如在圖2a中可以看出，所述接觸層11如此被結(jié)構(gòu)化，使得所述接觸層11在俯視 圖中描繪正方形的外形。作為替代方案，接觸層ll還可以有其它的結(jié)構(gòu)化。接觸層ll通 過連接條12與布置在中央的連接接觸7連接。 在圖2b和圖2c中所示的橫截面中可以看出，如在第一實(shí)施例中那樣，連接接觸7 被布置在第一ZnO層l上，所述第一ZnO層根據(jù)用于降低位于其下的區(qū)域的電導(dǎo)率的上述 方法被敷設(shè)在了 ni-v半導(dǎo)體層3上，并且被退火。因此，在該實(shí)施例的情況下，半導(dǎo)體層 3的電導(dǎo)率也在位于連接接觸7對(duì)面的區(qū)域8中被降低，使得通過接觸層11的電流注入優(yōu) 選地在活性區(qū)4的不位于連接接觸7對(duì)面的區(qū)域中進(jìn)行。由此減少在連接接觸7中由光電 子器件發(fā)射的輻射的吸收，并且從而提高所述器件的效率。 本發(fā)明不受借助于實(shí)施例的說明的限制。更確切地說，本發(fā)明包含每個(gè)新的特征 和以及特征的每個(gè)組合，這特別是包含在權(quán)利要求書中的特征的每個(gè)組合，即使在權(quán)利要 求書或者實(shí)施例中未明確地說明這些特性或者這些組合本身。
權(quán)利要求
用于在導(dǎo)電的III-V半導(dǎo)體層(3)內(nèi)產(chǎn)生至少一個(gè)具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域(8)的方法，其特征在于，在半導(dǎo)體層(3)的所述區(qū)域(8)上敷設(shè)ZnO層(1)，并且接著退火，其中所述ZnO層(1)在低于150℃的溫度時(shí)被沉積在III-V半導(dǎo)體層(3)上。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述ZnO層(1)在包含25t:在內(nèi)和包含12(TC在內(nèi) 之間的溫度時(shí)被沉積在所述III-V半導(dǎo)體層(3)上。
3. 如權(quán)利要求l或2所述的方法，其中借助于濺射進(jìn)行所述Zn0層(1)的沉積。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在退火之前對(duì)所述ZnO層進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在30(TC至50(TC的溫度時(shí)進(jìn)行退火。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中優(yōu)選地以低于或者等于3%的濃度用Al摻雜所 述ZnO層(1)。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述III-V半導(dǎo)體層(3)包含具有0《x+y《1 、 0《x《l、0《y《l的Irvx—yGaxAlyP或者具有0《x《1的Al卜xGaxAs。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述III-V半導(dǎo)體層(3)是p摻雜的。
9. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中使III-V半導(dǎo)體層(3)的區(qū)域(8)的電導(dǎo)率降 低至少一個(gè)因數(shù)2。
10. 用于在導(dǎo)電的III-V半導(dǎo)體層(3)內(nèi)產(chǎn)生至少一個(gè)具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域 (8)的方法，其特征在于，在半導(dǎo)體層(3)的所述區(qū)域(8)上敷設(shè)ZnO層(l)，并且接著退火， 其中所述III-V半導(dǎo)體層(3)包含在光電子器件中，和其中所述光電子器件包含發(fā)射輻射 的活性區(qū)(4)，并且借助于具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域(8)減少流經(jīng)活性區(qū)(4)的部分區(qū)域 的電流(10)。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域(8)被布置在所述光 電子器件的電連接接觸(7)與所述活性區(qū)(4)之間。
12. 用于在導(dǎo)電的III-V半導(dǎo)體層(3)內(nèi)產(chǎn)生至少一個(gè)具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域 (8)的方法，其特征在于，在半導(dǎo)體層(3)的所述區(qū)域(8)上敷設(shè)ZnO層(l)，并且接著退火， 其中在退火后去除所述ZnO層(1)。
13. 用于在導(dǎo)電的III-V半導(dǎo)體層(3)內(nèi)產(chǎn)生至少一個(gè)具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域 (8)的方法，其特征在于，在半導(dǎo)體層(3)的所述區(qū)域(8)上敷設(shè)第一ZnO層(1)和第二ZnO 層(2)，并且接著退火，其中在所述半導(dǎo)體層(3)的第一區(qū)域上沉積所述第一ZnO層(l)，并 且在所述半導(dǎo)體層(3)的第二區(qū)域上沉積所述第二ZnO層(6)，其中如此地相對(duì)于第一ZnO 層(1)的沉積溫度來提高所述第二ZnO層(6)的沉積溫度，使得在退火時(shí)至少比所述半導(dǎo) 體層(3)的第一區(qū)域的電導(dǎo)率較少地使所述半導(dǎo)體層(3)的第二區(qū)域的電導(dǎo)率降低。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二ZnO層(6)在高于15(TC的溫度時(shí)被沉積。
15. 具有III-V半導(dǎo)體層(3)的光電子半導(dǎo)體器件，所述III-V半導(dǎo)體層包含至少一個(gè) 利用根據(jù)權(quán)利要求1、10、12或13所述的方法所制造的具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域(8)。
16. 具有III-V半導(dǎo)體層(3)的光電子半導(dǎo)體器件，所述III-V半導(dǎo)體層在至少一個(gè)第 一區(qū)域(8)中用ZnO層(1)覆蓋，其特征在于，在由所述ZnO層(1)覆蓋的第一區(qū)域(8)中的半導(dǎo)體層(3)的電導(dǎo)率低于在所述III-V半導(dǎo)體層(3)的橫向鄰接的區(qū)域中的電導(dǎo)率，其中所述光電子器件包含發(fā) 射輻射的活性區(qū)(4)，并且具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域(8)被布置在所述光電子器件的電 連接接觸(7)與所述活性區(qū)(4)之間。
17. 如權(quán)利要求16所述的光電子半導(dǎo)體器件，其中所述III-V半導(dǎo)體層(3)的第一區(qū)域(8)的電導(dǎo)率比所述III-V半導(dǎo)體層(3)的 橫向鄰接的區(qū)域中的電導(dǎo)率低至少一個(gè)因數(shù)2。
18. 如權(quán)利要求16或者17所述的光電子半導(dǎo)體器件，其中優(yōu)選地以低于或者等于3% 的濃度用Al摻雜所述Zn0層(1)。
19. 如權(quán)利要求16或17之一所述的光電子半導(dǎo)體器件，其中所述III-V半導(dǎo)體層 (3)包含具有0《x+y《1、0《x《1、0《y《1的In卜x—yGaxAlyP或者具有0《x《1的 Al丄—xGaxAs。
20. 如權(quán)利要求16或17之一所述的光電子半導(dǎo)體器件，其中在所述半導(dǎo)體層(3)的第 二區(qū)域上沉積第二ZnO層(6)，并且所述半導(dǎo)體層(3)的第二區(qū)域的電導(dǎo)率大于所述第一區(qū) 域(8)的電導(dǎo)率。
21. 如權(quán)利要求20所述的光電子半導(dǎo)體器件，其中所述第一Zn0層(1)和所述第二ZnO 層(6)相互鄰接，并且被布置在所述III-V半導(dǎo)體層(3)和所述光電子器件的連接接觸(7) 之間。
22. 如權(quán)利要求21所述的光電子半導(dǎo)體器件，其中所述第一ZnO層(1)和所述第二 Zn0(6)共同地構(gòu)成電流擴(kuò)展層。
全文摘要
在用于在導(dǎo)電的III-V半導(dǎo)體層(3)內(nèi)制造至少一個(gè)具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域(8)的方法中，在所述半導(dǎo)體層(3)的區(qū)域(8)上敷設(shè)ZnO層(1)，并且接著優(yōu)選地在300℃和500℃之間的溫度時(shí)退火。ZnO層(1)優(yōu)選地在低于150℃的溫度、優(yōu)選地在包含25℃在內(nèi)和包含120℃在內(nèi)之間的溫度時(shí)被沉積在所述III-V半導(dǎo)體層(3)上。具有降低了的電導(dǎo)率的區(qū)域(8)優(yōu)選地在發(fā)射輻射的光電子器件中被布置在活性區(qū)(4)和連接接觸(7)之間，以便減少向活性區(qū)(4)的位于連接接觸(7)對(duì)面的區(qū)域中的電流注入。
文檔編號(hào)H01L21/363GK101702399SQ20091021213
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者R·沃思, R·沃特, S·伊勒克, W·斯坦 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆奧普托半導(dǎo)體有限責(zé)任公司