包括发光二极管的光电器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及光电器件(5)，包括：支撑件(10)，其具有第一表面(12)；第一发光二极管(DEL)的第一组件(A)，其包括每个位于第一接触柱(14)的第二表面(15)上的第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件(20)，每个第一接触柱此外还包括与所述第二表面相对的第三表面(17)；以及第一导电层(18；56)，其连接第一接触柱并且至少在每个第一接触柱的所述第二表面或所述第三表面的一部分上延伸，所述第一导电层和/或所述第一接触柱位于所述支撑物上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本专利申请要求法国专利申请FR13/59410的优先权，通过引用将其并入本文。
本专利技术大体涉及基于半导体材料的光电器件和用于制造该光电器件的方法。本专利技术更具体地涉及包括由尤其是半导体微米线或纳米线的三维元件形成的发光二极管的光电器件。
技术介绍
短语“具有发光二极管的光电器件”指代能够将电信号转换成电磁辐射的器件,并且尤其是专用于发出电磁辐射(尤其是光)的器件。能够形成发光二极管的三维元件的示例是包括基于化合物的半导体材料的微米线或纳米线，化合物主要包括至少一个组III元素和一个组V元素(例如氮化镓GaN)(在下文中被称为III-V化合物)，或者主要包括至少一个组II元素和一个组VI元素(例如氧化锌ZnO)(在下文中被称为II-VI化合物)。多个光电器件的三维元件，尤其是半导体微米线或纳米线一般被形成在衬底的正面上。促进三维元件的生长的材料层(被称为种子层)可以置于衬底与三维元件之间。可以从衬底的背面执行对电流到三维元件中的注入。然而，电流则应当穿过衬底的整个厚度。在例如由硅制成的半导体衬底的情况下，这可以导致由焦耳效应引起的重大损耗。还可能难以获得在各三维元件之间的电流的均匀分布。可以通过种子层从衬底的正面执行对电流到三维元件中的注入。然而，为了促进具有期望晶体特性的三维元件的生长，种子层应当相对薄。这可以导致由焦耳效应引起的重大损耗以及难以提供在三维元件之间的电流的均匀分布。
技术实现思路
因此，实施例的目的在于至少部分地克服包括尤其是具有微米线或纳米线的发光二极管的前述光电器件的缺点。实施例的另一目的在于减少由焦耳效应引起的对电流到发光二极管中的注入的损耗。实施例的另一目的在于改善在发光二极管之间的电流分布的均匀性。因此，实施例提供一种光电器件，其包括：支撑物，其包括第一表面；第一发光二极管的第一组件，其包括由第一材料制成的并且每个位于由与第一材料不同的第二材料制成的第一垫的第二表面上的第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件，每个第一垫还包括与第二表面相对的第三表面；以及第一导电层，其连接第一垫并且至少在每个第一垫的第二表面或第三表面的一部分上延伸，第一导电层和/或第一垫位于支撑物上。根据实施例，第一导电层由与第一材料不同和与第二材料不同的第三材料制成。根据实施例，第一导电层由从包括合金的组中选择的材料制成，合金包括来自W、Ta、Re、Os、Mo、Nb、Pt、Pd、Cr、Zr、Hf、Cu、Co、Ni和Ti之中的过渡金属或多于一个过渡金属以及其硅化形式、氮化形式以及碳化形式。根据实施例，第一导电层由从包括硅化物和能够形成硅化物的金属的组中选择的材料制成，硅化物和能够形成硅化物的金属尤其是Pt、PtSi、Ti、TiSi2、Co、CoSi2、CoSi、Co2Si、Ni、NiSi、NiSi2、W、WSi2、Mo、MoSi2、Ta和TaSi2。根据实施例，第一导电层由从包括硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关的稳定硅化物金属的组中选择的材料制成，硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关的稳定硅化物的金属尤其是W、WSi2、Mo、MoSi2、Ta和TaSi2、Ti、TiSi2、Co、CoSi2、TiW和TiWSi。根据实施例，第一导电层由从具有在10％内接近于硅或多晶硅(尤其是W、WSi2、TiW、TiWSi2)的热膨胀系数的热膨胀系数的材料之中选择的材料制成。根据实施例，第一垫位于支撑物上，并且第一导电层在支撑物上延伸在第一垫之间并且覆盖每个第一垫的第二表面的一部分，第一导电层在每个第一半导体元件的位置处是开放的。根据实施例，该器件还包括至少部分地覆盖第一导电层的第一绝缘层。根据实施例，第一绝缘层延伸在第一半导体元件与第一导电层之间。根据实施例，第一导电层与第一半导体元件接触。根据实施例，支撑物包括半导体衬底和在衬底与第一导电层之间的绝缘区域。根据实施例，第一导电层位于第一表面上，并且每个第一垫位于第三表面的一侧的第一导电层上。根据实施例，第二绝缘层覆盖第一导电层和每个第一垫的一部分。根据实施例，第一导电层的未覆盖有第一垫的部分在其表面处被氮化。根据实施例，每个第一垫由从包括以下的组中选择的材料制成：元素周期表的第IV、V或VI列的过渡金属的氮化物、碳化物或硼化物或这些化合物的组合。根据实施例，支撑物是掺杂的或未掺杂的半导体衬底，其中掺杂剂浓度小于或等于5*1016原子/cm3，该器件还包括从第一表面在衬底中延伸的掺杂半导体区域，其中掺杂剂浓度处于从5*1016原子/cm3到2*1020原子/cm3的范围中，所述区域与第一导电层接触。根据实施例，该器件还包括：第一电极，其连接到第一发光二极管；第二发光二极管的第二组件，其包括每个位于第二垫的第四表面上的第二线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件，每个第二垫还包括与第四表面相对的第五表面；第二导电层，其连接第二垫并且至少在每个第二垫的第四表面或第五表面的一部分上延伸，第二导电层和/或第二垫位于支撑物上；以及第二电极，其连接到第二发光二极管并与第一导电层接触。实施例还提供一种制造光电器件的方法，其包括以下步骤：提供包括第一表面的支撑物；形成包括第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件的第一发光二极管的第一组件，每个位于第一垫的第二表面上，每个第一垫还包括与第二表面相对的第三表面；以及形成第一导电层，所述第一导电层连接第一垫并且至少在每个第一垫的第二表面或第三表面的一部分上延伸，第一导电层和/或第一垫位于支撑物上。根据实施例，方法包括以下的连续步骤：在支撑物上形成第一垫；用第三导电层来覆盖第一垫和支撑物；在第三导电层中形成第一开口以形成第一导电层，每个第一开口暴露第一垫中的一个的第一部分；用第三绝缘层来覆盖第三导电层和第一暴露部分；在第三绝缘层中形成第二开口，每个第二开口暴露第一垫中的一个的第二部分；以及从第一垫的第二暴露部分来使第一半导体元件生长。根据实施例，该方法包括以下的连续步骤：在支撑物上形成第一垫；用第四导电层来覆盖第一垫和支撑物；用第四绝缘层来覆盖第四导电层；在第四绝缘层中形成第三开口和延续第三开口的第四开口以形成第一导电层，每个第四开口暴露第一垫中的一个的第三部分；以及从第一垫的第三暴露部分来使第一半导体元件生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电器件(5；40；45；50；55；60)，包括：支撑物(10)，其具有第一表面(12)；第一发光二极管(DEL)的第一组件(A)，其包括由第一材料制成的并且每个位于由与所述第一材料不同的第二材料制成的第一垫(14)的第二表面(15)上的第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件(20)，每个第一垫还包括与所述第二表面相对的第三表面(17)；以及第一导电层(18；56)，其连接第一垫并且至少在每个第一垫的所述第二表面或所述第三表面的一部分上延伸，所述第一导电层和/或所述第一垫位于所述支撑物上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 FR 13594101.一种光电器件(5；40；45；50；55；60)，包括：
支撑物(10)，其具有第一表面(12)；
第一发光二极管(DEL)的第一组件(A)，其包括由第一材料制成的并且每
个位于由与所述第一材料不同的第二材料制成的第一垫(14)的第二表面(15)
上的第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件(20)，每个第一垫还包括与
所述第二表面相对的第三表面(17)；以及
第一导电层(18；56)，其连接第一垫并且至少在每个第一垫的所述第二表面
或所述第三表面的一部分上延伸，所述第一导电层和/或所述第一垫位于所述支
撑物上。
2.根据权利要求1所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18；56)由从
包括合金的组中选择的材料制成，所述合金包括来自W、Ta、Re、Os、Mo、
Nb、Pt、Pd、Cr、Zr、Hf、Cu、Co、Ni和Ti之中的过渡金属或多于一个过渡
金属以及其硅化形式、氮化形式以及碳化形式。
3.根据权利要求1或2所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18；56)
由从包括硅化物和能够形成硅化物的金属的组中选择的材料制成，所述硅化物
和能够形成硅化物的所述金属尤其是Pt、PtSi、Ti、TiSi2、Co、CoSi2、CoSi、
Co2Si、Ni、NiSi、NiSi2、W、WSi2、Mo、MoSi2、Ta和TaSi2。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18；
56)由从包括硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关的稳定硅化物的金
属的组中选择的材料制成，所述硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关
的稳定硅化物的所述金属尤其是W、WSi2、Mo、MoSi2、Ta和TaSi2、Ti、TiSi2、
Co、CoSi2、TiW和TiWSi。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18；
56)由从具有在10％内接近于硅或多晶硅的热膨胀系数的热膨胀系数的材料之
中选择的材料制成，所述材料尤其是W、WSi2、TiW、TiWSi2。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电器件，其中，所述第一垫(14)
位于所述支撑物(10)上，并且其中，所述第一导电层(18)在所述支撑物(10)
上延伸在所述第一垫之间并且覆盖每个第一垫的所述第二表面(15)的一部分，
所述第一导电层在每个第一半导体元件(20)的位置处是开放的。
7.根据权利要求6所述的光电器件，还包括：至少部分地覆盖所述第一导电
层(18)的第一绝缘层(26)。
8.根据权利要求7所述的光电器件，其中，所述第一绝缘层(26)延伸在所
述第一半导体元件(20)与所述第一导电层(18)之间。
9.根据权利要求6所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18)与所述第
一半导体元件(20)接触。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光电器件，其中，所述支撑物包括
半导体衬底(10)和在所述衬底与所述第一导电层(18)之间的绝缘区域(46)。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的光电器件，其中，所述第一导电层
(56)位于所述第一表面(12)上，并且其中，每个第一垫(14)位于所述第
三表面(17)的一侧的所述第一导电层上。
12.根据权利要求11所述的光电器件，其中，第二绝缘层(80)覆盖所述第
一导电层(56)和每个第一垫(14)的一部分。
13.根据权利要求11所述的光电器件，其中，所述第一导电层(56)的没有
覆盖有所述第一垫(14)的部分在其表面处被氮化。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的光电器...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多夫·布维尔，埃尔文·多内尔，
申请(专利权)人：艾利迪公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR