多孔硅发光器件制造技术

本公开提供多孔硅发光器件，以获得令人满意的发光效能。发光器件(1)包括：半导体本体(2)，具有第一导电性类型，具有正侧面(2a)和背侧面(2b)；多孔硅区域(10)，其在半导体本体(2)中在正侧面(2a)处延伸；以及阴极区域(8)，与多孔硅区域(10)直接侧向接触。发光器件进一步包括电绝缘材料的势垒区域(12)，势垒区域(12)在阴极区域的底侧面处与阴极区域(8)直接接触地延伸，使得在使用中，电流排他地穿过阴极区域(8)的侧向部分在半导体本体中流动。通过本公开的实施例，获得了改善的发光效能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及基于多孔硅的发光器件及其制造方法。
技术介绍
众所周知，基于多孔硅的诸如LED之类的发光器件由于它们可能集成在使用CMOS类型的标准工艺制造的半导体电路中而很受关注。然而，基于多孔硅的LED器件的发光效能不好。例如由G.Barillaro等人在“Integrated porous-silicon light-emitting diodes:A fabrication process using graded doping profiles”,Applied Physics Letters,Vol.78,No.26,June 25,2001中描述的已知类型的LED器件，包括容纳多孔硅区域的P型的衬底，多孔硅区域从衬底的顶面延伸若干微米的深度。延伸到多孔硅区域中的是N+型的一个或者多个阴极接触，其具有小于由多孔硅区域所到达的最大深度的深度。在使用期间，通过在N+接触和衬底背部之间施加电势差，电流流过多孔硅区域，从而以本身已知的方式生成光子发射。然而，由于由N+接触产生的掩蔽，多孔硅区域的在N+接触下延伸的部分不参与光子向器件外的发射。其它实施例设想仅在N+接触的侧面处形成多孔硅，而不是还在N+接触下形成多孔硅。然而，在这一情形下，电流普遍在N+接触和衬底之间的界面处流动，这示出了低于N+接触和多孔硅之间的界面电阻的电阻。因此，在任一情形下，LED器件的发光效能不是令人满意的。这一效应引起了不令人满意的发光效能。
技术实现思路
本技术的目的因此是提供将克服已知解决方案的劣势的基于多孔硅的发光器件和其制造方法，以获得令人满意的发光效能。根据本技术，提供了基于多孔硅的发光器件和其制造方法。根据本公开的第一方面，提供发光器件，其包括：半导体本体，具有第一导电性类型，具有正侧面和背侧面；多孔硅区域，在半导体本体中在正侧面处延伸；以及阴极区域，具有第二导电性类型，具有面对正侧面的顶侧面、与顶侧面相对的底侧面、以及在顶侧面和底侧面之间延伸的侧向部分，其中阴极区域的侧向部分与多孔硅区域直接电接触。发光器件进一步包括电绝缘材料的势垒区域，势垒区域在底侧面处与阴极区域直接接触地延伸，使得在使用中，电流排他地穿过阴极区域的侧向部分在半导体本体中流动。根据本公开的第一方面的实施例，势垒区域是从以下材料当中选择的材料的单层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。根据本公开的第一方面的实施例，势垒区域是包括从以下材料当中选择的材料的被设置在彼此顶上的两个或者更多个层的多层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。根据本公开的第一方面的实施例，势垒区域具有被包括在10nm和700nm之间的厚度。根据本公开的第一方面的实施例，半导体本体具有第一导电性和被包括在1014原子/cm3和1020原子/cm3之间的掺杂浓度，并且具有第二导电性的阴极区域具有被包括在1016原子/cm3和1020原子/cm3之间的掺杂浓度。根据本公开的第一方面的实施例，半导体本体包括：体区域，面对背侧面，具有第一导电性和第一掺杂值，并且形成发光器件的阳极区域；以及P阱区域，被设置在体区域和正侧面之间，P阱区域具有第一导电性和与体区域的第一掺杂值不同的第二掺杂值，其中多孔硅 区域和阴极区域完全在P阱区域中延伸。根据本公开的第一方面的实施例，发光器件进一步包括：阴极接触金属化层，其与阴极区域电接触地延伸；以及阳极接触金属化层，其与体区域电接触地延伸。根据本公开的第二方面，提供用于制造发光器件的方法，其包括以下步骤：在具有正侧面和背侧面的半导体本体中形成阴极区域，其中半导体本体具有第一导电性类型，并且阴极区域具有第二导电性类型；以及形成与阴极区域的侧向部分直接接触的多孔硅区域，侧向部分被限定为阴极区域的在阴极区域的直接面对正侧面的顶侧面和与顶侧面相对的底侧面之间延伸的部分。方法进一步包括形成电绝缘材料的势垒区域的步骤，势垒区域在阴极区域的底侧面上与阴极区域直接接触。根据本公开的第二方面的实施例，形成势垒区域的步骤包括形成从以下材料当中选择的材料的单层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。根据本公开的第二方面的实施例，半导体本体由硅制成，并且形成势垒区域的步骤包括以下步骤：执行氧原子的离子注入，以在阴极区域的底侧面处形成注入区域；以及执行退火以在注入区域中生成氧化硅层。根据本公开的第二方面的实施例，形成势垒区域的步骤包括形成包括从以下材料当中选择的材料的被设置在彼此顶上的两个或者多个层的多层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。根据本公开的第二方面的实施例，半导体本体由单晶硅制成，其中形成势垒区域的步骤包括在半导体本体上沉积氧化硅层并且通过光刻限定氧化硅层以形成由半导体本体的表面部分包围的氧化硅岛，其中形成阴极区域的步骤包括在氧化硅岛上外延生长多晶硅区域，并且其中形成多孔硅区域的所示步骤包括在半导体本体的包围氧化硅岛的表面部分上外延生长单晶硅区域。根据本公开的第二方面的实施例，形成势垒区域的步骤包括：刻蚀半导体本体的选取部分以形成沟槽；以及在沟槽的底部上形成电绝缘材料层，其中形成阴极区域的步骤包括使用具有第二导电性类型的材料填充沟槽，并且其中形成多孔硅区域的步骤包括在半导体本体的侧向包围沟槽的部分中形成多孔硅。根据本公开的第二方面的实施例，形成多孔硅区域的步骤包括执行以下处理当中的处理：在氢氟酸中的阳极氧化、硅的化学和/或电化学沉积、以及RIE。通过本公开的实施例，获得了改善的发光效能。附图说明为了理解本技术，现在参照附图，仅仅借助于非限制性示例描述本技术的优选实施例，其中：-图1在横截面中示出了根据本公开的一个方面的发光器件的一部分；-图2至图6示出了根据本公开的实施例的发光器件的制造步骤；-图7至图12示出了根据本公开的另一实施例(图2至图6中的实施例的备选)的发光器件的制造步骤；以及-图13至图17示出了根据本公开的另一实施例(图2至图6和图7至图12中的实施例的备选)的发光器件的制造步骤。具体实施方式图1在横截面中示出了发光器件的一部分1。具体而言，根据本技术的发光器件可以包括形成在彼此旁边的任意多个部分1，或者由发光器件的可能边缘区域(未详细图示，到其不形成本公开的主题的程度)包围的单个部分1。在下文中，附图标记1无差别地指定发光器件的部分1或者作为整体的发光器件，而这不暗示一般性的任何损失。图1中的视图是沿着具有三个互相正交的轴X、Y、Z的笛卡尔 系统的XZ平面取得的，并且未示出发光器件1的可能边缘区域。参照图1，根据本公开的一个实施例，发光器件1包括具有P型掺杂的半导体材料的衬底2，其在顶表面2a和底表面2b之间延伸，具有被包括在400μm和1000μm之间(通常为700μm)的总厚度。衬底2特别地由单晶硅制成，并且可以包括外延生长的一个或者多个区域。衬底2包括：(i)P阱区域4，具有被包括在1014和1017原子/cm3之间(通常为1015原子/cm3)的P型掺杂剂(例如硼)浓度，其限定顶表面2a并且延伸到衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件(1)，其特征在于，包括：‑半导体本体(2)，具有第一导电性类型，具有正侧面(2a)和背侧面(2b)；‑多孔硅区域(10)，在所述半导体本体(2)中在所述正侧面(2a)处延伸；以及‑阴极区域(8)，具有第二导电性类型，具有面对所述正侧面(2a)的顶侧面、与所述顶侧面相对的底侧面、以及在所述顶侧面和所述底侧面之间延伸的侧向部分，其中所述阴极区域(8)的所述侧向部分与所述多孔硅区域(10)直接电接触，其特征在于，进一步包括电绝缘材料的势垒区域(12)，所述势垒区域在所述底侧面处与所述阴极区域(8)直接接触地延伸，使得在使用中，电流排他地穿过所述阴极区域(8)的所述侧向部分在所述半导体本体中流动。

【技术特征摘要】
2015.07.17 IT 1020150000356091.一种发光器件(1)，其特征在于，包括：-半导体本体(2)，具有第一导电性类型，具有正侧面(2a)和背侧面(2b)；-多孔硅区域(10)，在所述半导体本体(2)中在所述正侧面(2a)处延伸；以及-阴极区域(8)，具有第二导电性类型，具有面对所述正侧面(2a)的顶侧面、与所述顶侧面相对的底侧面、以及在所述顶侧面和所述底侧面之间延伸的侧向部分，其中所述阴极区域(8)的所述侧向部分与所述多孔硅区域(10)直接电接触，其特征在于，进一步包括电绝缘材料的势垒区域(12)，所述势垒区域在所述底侧面处与所述阴极区域(8)直接接触地延伸，使得在使用中，电流排他地穿过所述阴极区域(8)的所述侧向部分在所述半导体本体中流动。2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，其中所述势垒区域(12)是从以下材料当中选择的材料的单层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。3.根据权利要求1所述的发...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·莫里利，F·F·R·托亚，G·巴里拉罗，M·萨姆比，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：意大利;IT