[發(fā)明專利]光電子半導(dǎo)體芯片及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980109048.3
• 申請(qǐng)日: 2009-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN101971371A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卡爾·恩格爾;盧茨·赫佩爾;帕特里克·羅德;馬蒂亞斯·扎巴蒂爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00;H01L29/45;H01L21/225
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 朱勝;許偉群

本申請(qǐng)涉及一種光電子半導(dǎo)體芯片和一種用于制造光電子半導(dǎo)體芯片的方法。

本申請(qǐng)的一個(gè)任務(wù)是提出一種具有改進(jìn)的電光總效率的光電子半導(dǎo)體芯片。

該任務(wù)通過根據(jù)所附的權(quán)利要求所述的光電子半導(dǎo)體芯片和用于制造光電子半導(dǎo)體芯片的方法來解決。半導(dǎo)體芯片和方法的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案分別在從屬權(quán)利要求中予以說明。權(quán)利要求的公開內(nèi)容在此明確地通過引用結(jié)合到說明書中。

提出了一種具有半導(dǎo)體層序列的光電子半導(dǎo)體芯片，其具有在第一導(dǎo)電類型的層和第二導(dǎo)電類型的層之間的、設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生輻射的有源層。

第一導(dǎo)電類型的層例如是n導(dǎo)電的層。于是，第二導(dǎo)電類型的層是p導(dǎo)電的層。可替選地，第一導(dǎo)電類型的層也可以是p導(dǎo)電的層而第二導(dǎo)電類型的層也可以是n導(dǎo)電的層。

有源層優(yōu)選包含用于產(chǎn)生輻射的pn結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)、單量子阱結(jié)構(gòu)(SQW，single?quantum?well)或者多量子阱結(jié)構(gòu)(MQW，multi?quantum?well)。術(shù)語“量子阱結(jié)構(gòu)”在此并未說明關(guān)于量子化維度方面的含義。其由此尤其包括量子槽、量子線和量子點(diǎn)以及這些結(jié)構(gòu)的任意組合。對(duì)于多量子阱結(jié)構(gòu)的例子在出版物WO?01/39282、US?5,831,277、US?6,172,382?B1和US?5,684,309中進(jìn)行了描述，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。

第一導(dǎo)電類型的層與半導(dǎo)體層序列的前側(cè)相鄰。第二導(dǎo)電類型的層尤其是與半導(dǎo)體層序列的背側(cè)相鄰。半導(dǎo)體層序列的背側(cè)與前側(cè)對(duì)置地設(shè)置。半導(dǎo)體芯片尤其是設(shè)計(jì)用于從其前側(cè)發(fā)射由有源層產(chǎn)生的電磁輻射。

根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施形式，半導(dǎo)體層序列包含至少一個(gè)凹處，其從半導(dǎo)體層序列的背側(cè)穿過有源層延伸至第一導(dǎo)電類型的層。

凹處于是是一種凹陷，其從背側(cè)朝著前側(cè)方向延伸到半導(dǎo)體層序列中。在一個(gè)擴(kuò)展方案中，凹陷具有盲孔的形式。凹處例如具有中軸，該中軸相對(duì)于半導(dǎo)體層序列的主延伸平面垂直或者傾斜地走向。合乎目的地，凹處穿過第二導(dǎo)電類型的層和有源層。凹處尤其是從背側(cè)延伸至第一導(dǎo)電類型的層中并且優(yōu)選在第一導(dǎo)電類型的層的中間區(qū)域中結(jié)束。

第一導(dǎo)電類型的層在該實(shí)施形式中借助第一電連接層穿過凹處電連接，該第一電連接層至少局部地覆蓋半導(dǎo)體層序列的背側(cè)。合乎目的地，第一電連接層在凹處中借助電分離層對(duì)有源層和第二導(dǎo)電類型的層電絕緣。

第一電連接層至少局部地覆蓋半導(dǎo)體層序列的背側(cè)在此表示：第一電連接層的至少一部分在從前側(cè)到背側(cè)的方向上跟隨在半導(dǎo)體層序列之后。然而，不必要的是，整個(gè)第一電連接層設(shè)置在背側(cè)上。更確切地說，第一電連接層的部分區(qū)域從背側(cè)延伸至凹處中直至第一導(dǎo)電類型的層。尤其是，第一電連接層在凹處的區(qū)域中與半導(dǎo)體層序列鄰接。第一電連接層例如是金屬層，即其具有一種金屬或者多種金屬或者由其構(gòu)成。其設(shè)計(jì)用于將工作電流輸送給半導(dǎo)體層序列。

如果第一導(dǎo)電類型的層具有中間區(qū)域，則該中間區(qū)域例如是電流分布層。對(duì)此，該中部層例如可以具有提高的摻雜材料濃度。例如，第一導(dǎo)電類型的摻雜材料的濃度在中間層中是在第一導(dǎo)電類型的層的朝著背側(cè)的方向和/或朝著前側(cè)的方向與中間區(qū)域鄰接的部分區(qū)域中的五倍，尤其是10倍。可替選地或者附加地，中間區(qū)域可以具有交替的層的超晶格。在該超晶格的情況下，這些層例如具有交替的GaN和AlGaN層，在一個(gè)擴(kuò)展方案中，具有小于或等于10nm的層厚度，優(yōu)選小于或者等于5nm的層厚度，并且尤其是小于或者等于2nm的層厚度。可以設(shè)計(jì)的是，交替的層中的各一個(gè)層以第一導(dǎo)電類型的摻雜材料摻雜，而另外的層名義上不摻雜。

在該實(shí)施形式中，半導(dǎo)體芯片在凹處的區(qū)域中包含過渡層，該過渡層具有由第一導(dǎo)電類型的層的材料和第一電連接層的材料構(gòu)成的材料組合物。尤其是，凹處和過渡層在橫向上交疊。

過渡層具有由第一導(dǎo)電類型的層的材料和第一電連接層的材料構(gòu)成的材料組合物，這在本上下文中尤其是理解為，第一導(dǎo)電類型的層的材料和第一電連接層的材料彼此混合。優(yōu)選地，過渡層具有在第一導(dǎo)電類型的層的材料和第一電連接層的材料之間的統(tǒng)一的材料組合物(例如以合金的方式)。在此可能的是，第一電連接層的材料的比例在從背側(cè)到前側(cè)的過程中在過渡層的層厚度上連續(xù)地或者分級(jí)地降低。例如，第一電連接層的材料擴(kuò)散至第一導(dǎo)電類型的層的材料中。