光电半导体本体的制作方法

专利名称：光电半导体本体的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电半导体本体。本专利申请要求德国专利申请10 2007 049 772. 7和10 2008 021403. 5的优先
权，通过引用将其公开内容并入本文。 光电半导体本体通常具有适于产生电磁辐射的有源层。光电半导体具有用于施加电势的两个端子。通常第一端子布置在有源层的第一侧面，第二端子布置在有源层的第二侧面。因此，有源层的第一侧面和第二侧面是接触的。
本发明的问题是提供改善的光电半导体本体。 该问题通过具有权利要求1的特征的对象得到解决。改进和实现是从属权利要求的主题。 在一个实施方案中，一种光电半导体本体包括具有正面和背面的衬底。衬底的正面用于发射电磁辐射。光电半导体本体还包括半导体层序列以及第一和第二连接层。半导体层序列布置在衬底的背面上。半导体层序列具有适于产生电磁辐射的有源层。第一和第二电连接层布置在背向衬底的半导体层序列的第一表面上。 衬底的背面可以是衬底的底面。衬底的底面可以是在半导体本体安装过程中衬底面对连接引线的面。衬底的正面可以是衬底的顶面。 半导体层序列可以外延生长。半导体层序列可以在衬底上外延沉积。
由于两个电连接层位于背向衬底的半导体层序列的第一表面上，所以可以经由光电半导体本体的正面发射电磁辐射，以及经由半导体本体的背面为有源层提供电能。因此两个电连接层不阻碍经由正面的辐射输出耦合，从而获得高的输出耦合效率。衬底的正面优选形成光电半导体本体的正面。另一方面，两个电连接层可形成光电半导体本体的背面。
衬底可以是晶格匹配的衬底。在这种情况下，衬底与半导体层序列的晶格相匹配。这简化了在衬底上的半导体层序列的外延沉积。尤其是，衬底与在衬底背面上沉积的半导体层序列的第一层相匹配。 在一个实施方案中，半导体本体例如衬底和/或半导体层序列包括氮化物化合物半导体。包括氮化物化合物半导体可意味着半导体本体尤其是衬底和/或半导体层序列包括III族氮化物化合物半导体材料，优选AlnGamIni—n—mN，其中0《n《l，0《m《l和n+m《l。该材料不是必须具备依照上式的数学精确组成。相反，其可以具有一种或更多种掺杂剂以及基本上不改变AlnGamIni—n—mN材料的特征物理性能的其它组分。但是，为了简便起见，上式只包括晶格的必需组分A1、 Ga、 In和N，尽管这些必需组分也可以被小量其它材料部分地取代。 在一个实施方案中，衬底包括第一氮化物化合物半导体。半导体层序列包括第二氮化物化合物半导体。 在一个实施方案中，第一和第二氮化物化合物半导体不同。在一个替代实施方案中，第一和第二氮化物化合物半导体相同。通过使用氮化物化合物半导体用作衬底和用作半导体层序列，衬底与半导体层序列匹配良好。 衬底可包括晶体氮化镓。衬底优选形成为氮化镓单晶。通过在含氮化镓的衬底上沉积氮化镓基外延层，衬底和半导体层序列之间的折射率不连续性可以变小或避免。这样 可以减小或避免衬底背面处的波导效应。由于同质外延沉积，因而半导体层序列中的位错
数目得到最小化。位错密度可显著小于ioM立错每平方厘米。 在一个替代实施方案中，衬底包括辅助载体，优选尤其是在衬底的正面上布置为 朝向衬底正面的晶体辅助载体。半导体层序列包括氮化物化合物半导体。优选地，氮化物 化合物半导体实现为根据上式的氮化铝铟镓化合物半导体。半导体层序列在衬底的背面上 异质外延沉积。辅助载体可以是晶体。辅助载体可以形成为生长衬底。辅助载体可优选包 括与基于氮化物化合物半导体的半导体层序列所不同的材料。使用辅助载体有利于光电半 导体本体的成本有效生产。 在一个改进方案中，辅助载体包括晶体氧化铝八1203。辅助载体优选实现为氧化铝 单晶。氧化铝单晶通常称作蓝宝石。 在一个改进方案中，衬底的背面实现为使得辅助载体和半导体层序列的折射率的 差异的影响减小。由此进一步提高辐射率。 在一个改进方案中，辅助载体的第一主表面进行预先结构化。辅助载体的第一主 表面朝向半导体层序列，因而背向衬底的正面。这种预先图案化的衬底(简称为PPS)可以 有利于半导体层序列的外延沉积。 在一个实施方案中，衬底可具有成核层，所述成核层布置在尤其是沉积在辅助载 体的第一主表面上。成核层可以构建为结构化的成核层。成核层可具有间距尺寸为5nm 100nm的横向结构。成核层优选包括具有横向和垂直间距尺寸为5nm 100nm的结构。尺 寸的典型值为30nm。成核层可包括金属。因为成核层的尺寸小，所以在成核层中可产生表 面等离子体激元。 在一个改进方案中，衬底可具有缓冲层，所述缓冲层布置在尤其是沉积在辅助载 体的第一主表面上。缓冲层可任选布置为尤其是沉积在成核层上。缓冲层可包括介电层。 介电层可包括硅氧化物或硅氮化物，分别縮写为SiO,和SiN,。作为替代方案或者额外方案， 缓冲层包括氮化铝镓和/或氮化镓。缓冲层可包括氮化铝镓_氮化镓结，縮写为AlGaN-GaN 结。AlGaN-GaN结可以外延沉积。缓冲层可以形成与半导体层序列匹配的衬底背面，从而可 以外延沉积半导体层序列并且可以获得高辐射率。 在一个改进方案中，缓冲层被结构化。缓冲层的垂直和横向尺寸可以具有5nm 5 y m的间距。缓冲层的横向和垂直尺寸优选具有60nm 500nm的间距。缓冲层可具有粗 糙结构。所述粗糙结构可以是不规则的。
缓冲层任选地实现为周期性栅格结构。 在一个改进方案中，半导体层序列或者半导体层序列的第一层通过在衬底的背面 上结构化外延的方法来沉积。为此，例如辅助载体、成核层和/或缓冲层可具有结构。半导 体层序列的第一层布置在衬底的背面上。可任选结构化第一层。通过结构化外延，可以实 现具有5nm 5 ii m间距的垂直和横向尺寸的结构。第一层可实现为粗糙结构或周期性栅 格结构。结构的横向和/或垂直尺寸优选为具有60nm 500nm的间距。结构化外延的方 法可配置为用于结构化外延的方法、用于选择性外延的方法或外延过生长的方法。用于外 延过生长的方法也称为外延横向过生长，简称为ELOG。在ELOG方法中，外延沉积在衬底上 的各个点处开始。开始仅以岛状物形式存在的外延层在外延过程中闭合成为构成第一层的邻接外延层。在此过程中，外延层开始生长的点之间的区域过生长。可通过掩模层形成横 向过生长的空隙。因此外延层至少在衬底侧面上具有结构。 通过具有辅助载体的衬底的上述实施方案，获得辅助载体的晶格和半导体层序列 的晶格之间的匹配。因此与晶格失配的情况下不同的是，位错密度的水平下降。这种位错 可以作为非辐射复合中心。通过避免位错提高了半导体本体的效率。另外，可以减小辅助 载体和半导体层序列之间折射率差异的影B向。衬底的背面可以构建为使得辅助载体的折射
率与半导体层序列的折射率相匹配。 在一个实施方案中，光电半导体本体包括输出耦合结构。输出耦合结构布置在衬 底的正面上。输出耦合结构可包括施加于衬底正面的层。 在一个改进方案中，衬底包括输出耦合结构。根据该改进方案，输出耦合结构在衬 底中实现。因此电磁辐射通过输出耦合结构从衬底的正面发射，从而可以调节电磁辐射强 度的角度依赖性。 在一个优选改进方案中，氮化物化合物半导体、尤其是氮化镓用作包括输出耦合 结构的衬底。可以在衬底中蚀刻出输出耦合结构所必需的结构尤其是凹陷。由于氮化物化 合物半导体可易于通过干或湿化学蚀刻来结构化，所以在衬底中可以有效地产生输出耦合 结构。 在一个改进方案中，光电半导体本体包括镜，尤其是电介质镜，所述镜布置在背向 衬底的半导体层序列的第一表面上。所述镜优选至少布置在半导体层序列与第一和/或第 二电连接层之间的特定区域中。通过所述镜，由有源层发射的电磁辐射的一部分在衬底正 面方向上被反射。由此提高了辐射输出耦合。 在一个实施方案中，所述镜具有介电层和金属层。介电层沉积在半导体层序列上。 介电层可包括例如硅氧化物或硅氮化物，分别縮写为SiO,和SiN,。金属层用作反射体。金 属层可包括铝(Al)、银(Ag)、钼(Pt)、钛(Ti)、钛-钨(TiW)、氮化钛-钨(TiWN)，或者合金。 所述合金优选包括所述金属或金属化合物之一。 在一个改进方案中，介电层和金属层具有至少一个凹陷，因此第一和/或第二电 连接层布置在半导体层序列的层上的至少一个凹陷中。因此，获得了第一和/或第二电连 接层与半导体层序列的导电接触。由此产生了经过镜的穿通连接。 在镜的介电层和金属层之间可以布置粘合促进层。粘合促进层可包括金属如铂、 钛、钛-钨或氮化钛-钨。粘合促进层的厚度可以小于或等于5nm，优选小于或等于lnm。 钛_钨和氮化钛_钨另外可用作扩散屏障。铂作为扩散屏障和作为反射体都具有良好的性 能。 在一个实施方案中，第一和/或第二电连接层具有多层结构。 在一个实施方案中，第一和/或第二电连接层具有透明导电氧化物。透明导电氧 化物(縮写为TC0)是透明的导电材料，通常为金属氧化物如氧化锌、氧化锡、氧化镉、氧化 钛、氧化铟、氧化铟锌和氧化铟锡(縮写为IT0)。除了二元金属氧化物如ZnO、Sn02或ln203 之外，三元金属氧化物如Zn2Sn04、CdSn03、ZnSn03、MgIn204、GaIn03、Zn2In205或In4Sn3012或各 种透明导电氧化物的混合物也属于TC0组。另外，透明导电氧化物不必对应于化学计量比 组成，而可以是P掺杂的或n掺杂的。这种透明导电氧化物可优选包括氧化铟锡和氧化铟 锌。通过透明导电氧化物实现第一和/或第二电连接层中的电流扩散。
光电半导体本体可实现为发光二极管，尤其是薄膜发光二极管芯片，特别地，电磁 辐射可以是可见光。 在一个实施方案中，一种制造光电半导体本体的方法包括提供包括正面和背面 的衬底，所述正面用于发射电磁辐射。在衬底的背面上外延沉积半导体层序列。半导体层 序列包括适于产生电磁辐射的有源层。在背向衬底的半导体层序列的第一表面上沉积第一 和第二电连接层。 光电半导体本体优选实现为从一侧可接触的光电半导体本体。因为接触光电半导 体本体的背面，所以在光电半导体本体的正面上的辐射输出耦合非常有效。因此，光电半导 体本体可采取倒装芯片技术应用于载体本体，尤其是电路板或外壳。
以下将结合附图针对几个实施方案详细描述本发明。具有相同功能或效果的层、 区域和结构具有相同的附图标记。至于在功能上相对应的层、区域或结构，在以下每个附图 中将不对其进行重复描述。
在附图中

图1A和IB示出根据所提出的原理的光电半导体本体的示例性实施方案； 图2A 2D示出根据所提出的原理的具有输出耦合结构的光电半导体本体的其它
示例性实施方案； 图3A 3C示出根据所提出的原理的具有结构化成核层的光电半导体本体的示例 性实施方案； 图4A 4C示出根据所提出的原理的具有结构化缓冲层的光电半导体本体的示例 性实施方案；禾口 图5A 5C示出根据所提出的原理的具有结构化衬底的光电半导体本体的其它示 例性实施方案。 图1A示出根据所提出的原理的光电半导体本体的示例性实施方案。光电半导体 本体IO包括具有正面12和背面13的衬底11。光电半导体本体IO还包括半导体层序列14 以及第一和第二电连接层15、16。半导体层序列14布置在衬底11的背面13上。半导体层 序列14具有第一和第二表面17、18。半导体层序列14的第一表面17背向衬底11。另一 方面，半导体层序列14的第二表面18布置在衬底11的背面13上。第一和第二电连接层 15、16布置在半导体层序列14的第一表面17上。半导体层序列14还包括有源层19、至少 一个n型层20和至少一个p型层21。所述至少一个n型层20布置在有源层19和衬底11 之间，或者布置在有源层19和半导体本体14的第二表面18之间。所述至少一个p型层21 布置在有源层19和半导体本体14的第一表面17之间。 衬底11的背面13可以是衬底11的底面。衬底11的底面可以是在半导体本体10 安装过程中面对连接引线的衬底11的面。衬底11的正面12可以是衬底11的顶面。
p型层21和有源层19包括几个凹陷22。凹陷22用于将第一连接层15连接至n 型层20。第一连接层15与n型层20具有几个导电接触。图1A中示出导电连接层15与 n型层20的三个接触。第二导电连接层16还包括与p型层21的接触。第一绝缘层23布 置在凹陷22的侧壁上和在特定区域中的p型层21上。第一电连接层15布置在凹陷22中 的n型层20上和第一绝缘层23上。在特定区域中，第二绝缘层24布置在第一电连接层15 上。第二电连接层16布置在第二绝缘层24和p型层21上。在区域31中，第一连接层15布置在半导体层序列14和第二连接层16之间。在区域31中，第一连接层15通过第二绝 缘层24与第二连接层16电绝缘。 第一和第二电连接层15、16具有第一和第二连接表面25、26。第一和第二连接表 面25、26布置在接近于一个平面中。两个连接表面25、26布置为比第二表面18更靠近半导 体层序列14的第一表面17。镜27布置在p型层21和第一绝缘层23之间。镜27包括介 电层28和金属层29。介电层28沉积在特定区域中的半导体层序列14的第一表面17中。 金属层29进而布置在介电层28上。第二电连接层16在其中设置在p型层21上的区域中 包含透明导电氧化物30。透明导电氧化物30形成为层。衬底ll包括晶体氮化镓。衬底 11实现为氮化镓单晶。半导体层序列14包括氮化物化合物半导体。半导体层序列14包括 氮化镓或氮化铟镓化合物半导体。 第一和第二电连接层15、16可以从光电半导体本体10的背面连接。利用第一电 连接层15和n型层20以及第二电连接层16和p型层21对有源层19施加电势。跨有源 层19的电压降产生电磁辐射S，电磁辐射S的第一分量传输穿过n型层20和衬底11并在 衬底11的正面12发射。电磁辐射的第二分量沿半导体层序列14的第一表面17的方向从 有源层19发射。电磁辐射的第二分量的一部分被镜27反射，使得该部分也在衬底11的正 面12处离开。 n型层20经由几个凹陷22进行多接触，从而获得第一连接层25与n型层20之 间的低欧姆接触。通过P型层21的层间接触的效果是第一和第二连接表面25、26布置在 光电半导体本体10的背面上，背向衬底ll，使得它们易于安装在载体(未示出)例如外壳 上。因此，辐射可以在正面12处离开而不被具有外壳的光电半导体本体10的任何电接触 所阻碍，从而提高辐射率并且光电半导体本体10可以成本有效地封装。通过镜27进一步 提高辐射率。 图1B示出根据所提出的原理的光电半导体本体的另一个示例性实施方案。如图 1A所示实现半导体层序列14、第一和第二电连接层15、和16、第一和第二绝缘层23和24、 镜27以及透明导电氧化物30。与图1A中所示的示例性实施方案不同，根据图1B的光电半 导体本体10的衬底11'具有辅助载体40。辅助载体40布置在衬底11的正面12上。辅 助载体40形成为晶体辅助载体。辅助载体40包含晶体氧化铝。衬底ll'还包括布置在辅 助载体40和衬底11'的背面13之间的缓冲层41。缓冲层41也可实现为输出耦合层。缓 冲层41包括氮化铝镓或者氮化镓。缓冲层41布置在辅助载体40的第一主表面42上。第 一主表面42是朝向半导体层序列14的辅助载体40的主表面。衬底ll'和辅助载体40对电磁辐射S是透明的。衬底ll'通过缓冲层41与半 导体层序列14匹配。因此，半导体层序列14与衬底11'之间的折射率不连续性的影响减 小，从而使得正面12处的辐射率高。缓冲层41另外使得辅助载体40的晶格常数与半导体 层序列14的晶格常数匹配，从而降低位错密度，因此也同样地提高辐射率。
辅助载体40优选形成为氧化铝单晶。 在一个替代实施方案中，缓冲层41包括介电层。介电层可包括例如硅氧化物或硅 氮化物。 在一个替代实施方案(未示出)中，成核层可以替代缓冲层41施加于主表面42。 成核层可形成第一单晶表面。
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在一个替代实施方案(未示出)中，成核层可布置在主表面40和缓冲层41之间。 缓冲层41可有利于成核层与半导体层序列14的晶格匹配。 图2A 2D示出根据所提出的原理的具有输出耦合结构的光电半导体本体的总共 四个示例性实施方案。图2A 2D中所述的实施方案是图1A和1B中所示实施方案的改进 方案。图2A 2D中所示的实施方案的半导体层序列14、第一和第二电连接层15和16、第 一和第二绝缘层23和24、镜27以及透明导电氧化物对应于图1A和1B中的相应层，将不在 下文中进行解释。 图2A 2D的各图中示出衬底11的正面12上的截面图和平面图。衬底11形成 为矩形。根据图2A 2D，衬底11包括各自的输出耦合结构50。输出耦合结构50在衬底 11中形成。 根据图2A，输出耦合结构50实现为微透镜51。微透镜51用圆线52划界。圆线 52的直径D小于矩形衬底11的第一边长SL1和第二边长SL2。 微透镜51将电磁辐射S聚焦，从而在垂直于衬底11的正面12的方向上高强度发 射。衬底ll包括例如氮化物化合物半导体，这是因为可以利用低的技术消耗在该化合物半 导体中蚀刻出微透镜51。该蚀刻可使用干蚀刻方法。 根据图2B，输出耦合结构50'包括衍射光学元件55，縮写为D0E。衍射光学元件 55在衬底11中实现。衍射光学元件55包括被几条线57包围的微透镜56。微透镜56具 有椭圆边界58。因此，微透镜56周围的线57实现为椭圆。线57具有三角形截面。
通过衍射光学元件55实现在垂直于衬底11的方向上聚焦电磁辐射S的基本平面 结构。 根据图2C，输出耦合结构50"实现为光子晶体60，简称为PhC。光子晶体60在衬 底11中形成。为此目的，在正面12上的衬底11中蚀刻出凹陷61。凹陷61在平面视图中 是圆形的。凹陷61布置为规则图案。根据图2C中所示的实施方案，光子晶体包括4X4个 凹陷61的排列。 根据图2D，输出耦合结构50"'实现为栅格65。为此，在衬底ll中蚀刻出条状凹 陷66。条状凹陷66在平面视图中形成为矩形。条状凹陷66布置为彼此平行。因此在衬底 11中形成栅格65。 因此通过栅格65可产生电磁辐射S的方向依赖性。 作为替代方案，衬底可包括具有各自输出耦合结构50的辅助载体40。根据此实施 方案，输出耦合结构50在辅助载体40中形成。 图3A 3C、4A 4C和5A 5C示出根据所提出的原理的实施结构化外延的光电 半导体本体的几个示例性实施方案。图中所示的实施方案是图1B中所示实施方案的改进 方案。衬底11'因此包括辅助载体40。光电半导体本体IO还包括对应于图1A和1B的半 导体层序列14、第一和第二电连接层15和16、镜27、第一和第二绝缘层23和24以及透明 导电氧化物30。为清楚起见，第一和第二电连接层15和16、镜27、第一和第二绝缘层23和 24以及透明导电氧化物30由于已经基于图1A详细解释过，所以在图3A 3C、4A 4C和 5A 5C中不予说明。 图3A示出根据所提出的原理的光电半导体本体的示例性实施方案，其中衬底 11'包括成核层70。成核层70布置在辅助载体40的第一主表面42上。因此，成核层70
8布置在辅助载体40和半导体层序列14之间。成核层70具有形成为凹陷71的结构。凹陷 71用于实现成核层70的结构化从而用于实施结构化的外延。半导体层序列14沉积在成核 层70上和移除成核层70处的辅助载体40上。成核层70具有厚度为lnm 1 ii m。成核层 70的典型厚度为25nm。成核层70还可以称为生长开始层。成核层70包括化合物半导体。 该化合物半导体为氮化物化合物半导体。化合物半导体层可由例如氮化镓或氮化铝形成。 成核层70可具有粗糙表面。 为产生图3A所示的截面，成核层70沉积在辅助载体40上。然后，在光刻步骤和 蚀刻步骤中使成核层70结构化。然后外延沉积半导体层序列14。成核层70有利于辅助载 体40上的半导体层序列14的生长。 图3B示出光电半导体本体的另一个实施方案。与图3A相比，衬底11'还具有缓 冲层41。缓冲层41沉积在图3A中所示的结构化的成核层70上或者在已移除成核层70处 的辅助载体40上。半导体层序列14进而布置在缓冲层41上。根据此实施方案，结构化的 成核层70和缓冲层41用于辅助载体40和半导体层序列14之间的晶格匹配。由于成核层 70的结构化，所以降低了半导体层序列14和辅助载体40之间的结处的波导效应。
为产生图3B所示的截面，成核层70沉积在辅助载体40上。然后，在光刻步骤和 蚀刻步骤中使成核层70结构化。然后外延沉积缓冲层41，然后外延沉积半导体层序列14。
图3C示出图3A和3B中所示的光电半导体本体的截面的示例性实施方案。图3C 中示出了成核层70的截面。成核层70具有圆形凹陷71。凹陷71具有10nm 3iim的直 径D'。凹陷71的典型直径D'为2iim。从一个凹陷71到下一个凹陷71的距离A'可具 有20nm 10iim的值。典型距离A'具有5iim的值。距离A'，也称为"间距"，是指凹陷 71的一个边缘到最近的凹陷71的最近边缘之间的距离。
在一个替代实施方案中，凹陷71具有六边形结构或其它几何结构。
图4A示出具有结构化缓冲层41的根据所提出的原理的光电半导体本体的一个示 例性实施方案。缓冲层41布置在辅助载体40的第一主表面42上。缓冲层41具有形成为 凹陷72的结构。凹陷72用于实现缓冲层41的结构化从而实施结构化的外延。半导体层 序列14沉积在缓冲层41上和移除缓冲层41处的辅助载体40上。 为产生图4A的截面，缓冲层41沉积在辅助载体40上。在光刻步骤和蚀刻步骤中， 使缓冲层41结构化以形成凹陷72。然后外延沉积半导体层序列14。缓冲层41的厚度值 为0. 5 ii m 8 ii m。缓冲层41的厚度的典型值为3 y m。 图4B示出的光电半导体本体的示例性实施方案是图4A中示出的实施方案的改进 方案。根据图4B，衬底11'还包括成核层70。成核层70沉积在辅助载体40的第一主表面 42上。因此，成核层70位于辅助载体40和缓冲层41之间。半导体层序列14再次沉积在 缓冲层41上和移除缓冲层41处的成核层70上。 为实现图4B的截面，成核层70沉积在辅助载体40上，然后缓冲层41沉积在成核 层70上。缓冲层41的沉积过程外延地进行。随后，在光刻步骤和蚀刻步骤中使缓冲层41 结构化以形成凹陷72。然后，外延沉积半导体层序列14。 图4C示出通过图4A或4B中所示的光电半导体本体的截面。图4C示出了缓冲层 41的截面。缓冲层41具有圆形凹陷72。凹陷72的直径D〃具有80nm 3iim的值。凹 陷72的典型直径D〃为2iim。两个凹陷之间的距离A〃可具有120nm 10 y m的值。距离A"的典型值为5iim。 图5A示出具有结构化衬底的根据所提出的原理的光电半导体本体的一个示例性 实施方案。衬底ll'的辅助载体40也具有形成为凹陷73的结构。辅助载体40在第一主 表面42上具有凹陷。凹陷73的深度为10nm 2iim。凹陷73的典型深度值为500nm。凹 陷73用于实现辅助载体40的结构化从而实施结构化外延。辅助载体40沉积在半导体层 序列14上。为产生图5A中所示的截面，通过光刻步骤和蚀刻步骤使辅助载体40结构化。 然后，沉积半导体层序列14。 图5B示出的光电半导体本体的示例性实施方案是图5A中所示的实施方案的改进 方案。根据图5B，衬底11'包括结构化的辅助载体40、成核层70以及缓冲层41。成核层 70此处布置在辅助载体40上，缓冲层41布置在成核层70上。 为实现图5B的截面，通过光刻步骤和蚀刻步骤使辅助载体40结构化以产生凹陷 73。随后，成核层70在外延系统中沉积在辅助载体40上。然后缓冲层41外延沉积在成核 层70上，半导体层序列14外延沉积在缓冲层41上。在所述方法的一个实施方案中，成核 层70的沉积以及缓冲层41和半导体层序列14的沉积可以不中断真空而实施，从而获得高 质量的层。 在一个替代实施方案中(未示出)，可省略成核层70，使得缓冲层41直接沉积在 辅助载体40上。 图5C示出通过图5A和5B中所示光电半导体本体的截面的一个示例性实施方案。 示出了辅助层40的截面。辅助层40具有圆形凹陷73。凹陷73的直径D〃 '为80nm 3iim。直径D〃 '的典型值为2iim。两个凹陷73之间的距离A〃 '的值为120nm 10 y m。 距离A〃 '的典型值为5iim。 在一个替代实施方案中，凹陷73具有六边形结构或者其它几何结构。
根据图3A 3C、4A 4C和5A 5C，由于成核层70或缓冲层41或辅助载体40 的结构化，所以减小了辅助载体40和半导体层序列14之间的波导效应。成核层70和/或 缓冲层41有利于辅助载体40和半导体层序列14之间的晶格匹配。成核层70中的凹陷71 或缓冲层41中的凹陷72或辅助载体40中的凹陷73通过半导体层序列14外延过生长。
成核层70可以在外延系统中沉积。缓冲层41同样可以在外延系统中沉积。
可以通过使成核层70、缓冲层41或辅助载体40结构化来实现光子晶体的效果。
本发明不限于参考实施方案的描述。本发明包括每个特征以及该特征的每个组 合，尤其包括权利要求中的特征的每个组合，即使这个特征或者这个特征组合没有在权利 要求或示例性实施方案中明确说明。
权利要求
一种光电半导体本体，包括-具有用于发射电磁辐射(S)的正面(12)的衬底(11)，-布置在衬底(11)的背面(13)上并且具有用于产生所述电磁辐射(S)的有源层(19)的半导体层序列(14)，-布置在背向衬底(11)的半导体本体(14)的第一表面(17)上的第一和第二电连接层(15，16)。
2. 根据权利要求1的光电半导体本体，其中衬底(11)和半导体层序列(14)包括氮化 物化合物半导体。
3. 根据权利要求2的光电半导体本体，其中衬底(11)包括晶体氮化镓。
4. 根据权利要求l的光电半导体本体，其中衬底(IT )包括布置在衬底(IT )的 所述正面上的辅助载体(40)，并且半导体层序列(14)包括布置在衬底(11')的所述背面 (13)上的氮化物化合物半导体。
5. 根据权利要求4的光电半导体本体，其中辅助载体(40)包括晶体氧化铝。
6. 根据权利要求4或5中任一项的光电半导体本体，其中朝向半导体层序列(14)的辅 助载体(40)的第一主表面(42)具有结构。
7. 根据权利要求4 6中任一项的光电半导体本体，其中衬底(ll')包括布置在朝 向半导体层序列(14)的辅助载体(40)的第一主表面(42)上的成核层(70)。
8. 根据权利要求7的光电半导体本体，其中成核层(70)具有结构。
9. 根据权利要求4 8中任一项的光电半导体本体，其中衬底(ll')包括缓冲层 (41)，所述缓冲层(41)布置在朝向半导体层序列(14)的辅助载体(40)的第一主表面(42) 上、或者布置在设置于辅助载体(40)的第一主表面(42)上的成核层(70)上。
10. 根据权利要求9的光电半导体本体，其中缓冲层(41)具有结构。
11. 根据前述权利要求中任一项的光电半导体本体，其中所述电磁辐射(S)通过输出 耦合结构(50)从衬底(11， 11')的所述正面(12)发射。
12. 根据权利要求ll的光电半导体本体，其中输出耦合结构(50，50' ，50〃 ，50〃 ') 包括微透镜(51)、衍射光学元件(55)、光子晶体(60)或者栅格(65)。
13. 根据前述权利要求中任一项的光电半导体本体，包括镜(27)，所述镜(27)布置在 背向衬底(11， 11')的半导体层序列(14)的第一表面(17)上的特定区域中，以反射由有 源层(19)产生的所述电磁辐射(S)的一部分。
14. 根据权利要求13的光电半导体本体，其中镜(27)具有至少一个凹陷(22)，并且第 一电连接层(15)在所述至少一个凹陷(22)中具有与半导体层序列(14)的导电接触。
15. 根据权利要求13或14的光电半导体本体，其中镜(27)包括介电层(28)和金属层 (29)。
全文摘要
一种光电半导体本体(10)包括具有用于发射电磁辐射(S)的正面(12)的衬底(11)。光电半导体本体(10)具有半导体层序列(14)，所述半导体层序列(14)布置在衬底(11)的背面(13)上并且包括适于产生电磁辐射(S)的有源层(19)。光电半导体本体(10)还包括布置在背向衬底(11)的半导体层序列(14)的第一表面(17)上的第一和第二电连接层(15，16)。
文档编号H01L33/58GK101796660SQ200880106173
公开日2010年8月4日 申请日期2008年8月27日 优先权日2007年9月28日
发明者卡尔·恩格尔, 卢茨·赫佩尔, 帕特里克·罗德, 马丁·斯特拉斯伯格, 马蒂亚斯·扎巴蒂尔 申请人:欧司朗光电半导体有限公司