具有优化有源表面的微电子二极管制造技术

一种二极管(102)，包括：形成p‑n结的第一掺杂半导体部位和第二掺杂半导体部位，第一部位(126)的第一部分(124)布置在第一部位(126)的第二部分(132)和第二部位(120)之间；介电部位(130)，该介电部位(130)覆盖第二部位(120)的侧壁和第一部位(126)的第一部分(124)的侧壁；第一电极(142)，该第一电极抵靠介电部位的外侧壁以及抵靠第一部位的第二部分的侧壁(134)而布置，仅通过与所述侧壁接触而电连接到第一部位，并且穿过第一部位的整个厚度；第二光学反射电极(144)，该第二光学反射电极电连接到第二部位，使得第二部位布置在第二电极和第一部位之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有优化有源表面的微电子二极管
本专利技术涉及诸如电致发光二极管(称为发光二极管(LED)或微LED)之类的发光二极管领域，此外还涉及诸如光电二极管之类的光接收二极管领域。本专利技术尤其适用于下述领域：LED照明设备、诸如屏幕、投影仪或视频墙之类的包括LED阵列的电子发光设备，此外还涉及诸如图像传感器之类的包括光电二极管阵列的电子或微电子光接收设备领域。
技术介绍
例如当产生形成像素阵列的光电二极管或LED阵列时，二极管的产生通常基于标准微电子方法，该标准微电子方法通常用于所谓的平面技术中，并且在此期间，通过第一沉积步骤，接着是光刻步骤，然后是蚀刻步骤来产生二极管的每个元件。使用这种类型的方法，产生二极管材料的每个图案需要实施至少三个单独的步骤。而且，产生的每个图案必须与已经存在的图案一致。最后，每个图案的限定都必须考虑相关设备在可实现的尺寸和相对于先前图案保持一致的性能水平两方面的性能水平。此外，为了使用标准微电子技术来实现足够的性能水平，产生的元件必须经历平面化以便控制在所述元件上实施的光刻步骤，因为使用这种光刻步骤可实现的分辨率与其上实施光刻的外形直接相关，由此光刻曝光设备所使用的超快透镜具有随着分辨率的增加而减小的景深。在标准二极管阵列中，依次实施沉积、光刻和蚀刻步骤以产生二极管的电触点(阳极和阴极)以及所述电触点之间的电绝缘层。然而，控制每个二极管的阴极和阳极之间的电绝缘是必要的。考虑到由所述电绝缘层所占据的表面区域，相对于在其上产生二极管阵列的总可用表面区域，通过产生按照结构的图案沉积的绝缘层来产生二极管的电极之间的电绝缘导致了可用有源表面区域(对应于产生光电转换或光发射的二极管元件(即二极管的p-n结)所占据的表面区域)的显著损失。在文献FR2992465A中，LED设备由预先构造的独立岛状物形式的半导体层的堆叠制成，每个岛状物用于产生设备中的一个LED。因此，每个LED所占据的表面区域是预定义的，并且所实施的沉积、光刻和蚀刻步骤无法使由于使用岛状物而导致的有源表面区域的损失最小化，衬底平面中所述岛状物的尺寸不对应于待生产的p-n结的尺寸。每个LED阳极的产生包括对先前沉积在p型半导体上的介电层中的开口进行蚀刻。为了确保所述电极的良好几何限定，必须通过干法等离子体增强蚀刻得到所述开口。但是，用于产生所述设备的InGaN是宽带隙半导体，该宽带隙半导体被这种类型的蚀刻所蚀变，这导致不良的电界面并因此导致LED电特性的不可逆恶化。而且，在这种类型的LED中，阴极和n型半导体之间的电触点主要由通过蚀刻半导体岛状物而获得的水平接触表面来获得，这代表了有源表面区域的额外损失。此外，必须实施许多光刻步骤才能完成设备。最后，由于光的一部分由n型半导体部分水平地引导并且在LED周围的环境中损失，所述n型半导体部分形成其上设置有阴极的水平电接触表面导致LED侧面的光损失。所述设备的LED相对于彼此具有差的光学绝缘，这对使用所述设备获得的图像分辨率是有害的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提出一种二极管，该二极管的结构使有源表面损耗还有横向光学损耗最小化，同时减少为了二极管的生产而实施的步骤数量，以降低二极管的生产成本。为此目的，本专利技术提出了一种二极管，至少包括：-衬底；-形成p-n结的掺杂的第一半导体部分和第二半导体部分，所述第一半导体部分布置在所述衬底和所述第二半导体部分之间；-介电部分，所述介电部分覆盖第二半导体部分的侧壁和所述第一半导体部分的第一部分的侧壁；-第一电极，所述第一电极放置在所述衬底上并且抵靠所述介电部分以及抵靠所述第一半导体部分的第二部分的侧壁而布置，所述第一半导体部分的第二部分布置在所述第一半导体部分的第一部分和所述衬底之间，所述第一电极仅通过与所述第一半导体部分的第二部分的侧壁接触而电连接到第一半导体部分；-第二电极，所述第二电极电连接到第二半导体部分，使得所述第二半导体部分布置在所述第二电极和所述第一半导体部分之间。本专利技术还提出了一种光发射二极管或光接收二极管，至少包括：-形成p-n结的掺杂的第一半导体部分和第二半导体部分，所述第一半导体部分的第一部分布置在所述第一半导体部分的第二部分和所述第二半导体部分之间；-介电部分，所述介电部分覆盖所述第二半导体部分的侧壁和所述第一半导体部分的第一部分的侧壁；-第一电极，所述第一电极抵靠所述介电部分的外侧壁以及抵靠所述第一半导体部分的第二部分的侧壁而布置，所述第一电极仅通过与所述第一半导体部分的第二部分的侧壁接触而电连接到所述第一半导体部分，并且穿过所述第一半导体部分的整个厚度；-第二光学反射电极，所述第二光学反射电极电连接到所述第二半导体部分，使得所述第二半导体部分布置在所述第二电极和所述第一半导体部分之间；以及，其中，意图由所述二极管通过所述第一半导体部分来发射或接收光。在所述二极管中，第一电极仅在第一半导体部分的第二部分的侧壁处电连接到第一半导体部分。因此，与现有技术中的二极管不同，在现有技术中，通过蚀刻半导体来产生水平接触表面，即基本上与衬底主平面平行的接触表面。仅使用侧壁产生电接触的事实最大限度地优化了二极管占据的表面并使其有源表面区域最大化。此外，不存在与第一半导体部分的任何水平接触表面防止了由包括这种接触表面的结构所引起的光学损失(因为在与衬底平行的平面中，第一半导体部分的不同部分之间的尺寸差异最小)，这改善了二极管的光学绝缘以及其发光效率或转换效率。所述二极管使用介电部分或电绝缘部分，所述介电部分或电绝缘部分覆盖形成二极管p-n结的元件中一部分元件的侧壁，除了当彼此不直接接触时p-n结的掺杂半导体部分相对于彼此的电绝缘之外(特别是当在第一半导体部分和第二半导体部分之间存在一个或多个发光层时，或者当在第一半导体部分和第二半导体部分之间布置本征半导体部分时)，还使得所述侧壁特别是相对于第一电极能够电绝缘和钝化。所述介电部分通过在二极管中占据最小量的空间还确保第一电极和第二电极之间的电绝缘。除了在第一半导体部分和第一电极之间仅通过第一半导体部分的一部分的侧壁产生电接触之外，介电部分在二极管p-n结的侧壁上的位置提高了在衬底上占据的二极管(由p-n结占据的表面)的有源表面区域与在其上产生二极管的衬底总表面区域之间的比率，并且因此增加了二极管在衬底上的集成度，因为各自具有垂直结构(与被所述介电部分和第一电极覆盖的二极管的p-n结的侧壁平行)的介电部分和第一电极的总体尺寸更小。该高集成度允许例如产生电子显示设备，该设备的像素具有约7μm的横向尺寸并且间隔开约3μm的距离。此外，介电部分的高集成度还具有下述优点：使得在二极管的电极中获得的电流密度最小化，以及由此通过总体降低二极管的热变电阻来降低由二极管中发生的焦耳效应所引起的加热。除了减少能量消耗之外，所述二极管的结构导致其产生成本降低。在照明领域中，这样的二极管改善了内部的电注入并因此提高了其能量效率。在成像设备领域中，这样的二极管用于通过减小像素的尺寸来产生高分辨率设备，这些像素的尺寸只受所使用的成形装置的限制。由第一半导体部分和第二半导体部分形成的p-n结以及介电部分可以形成台面结构，该介电部分覆盖第二半导体部分的侧壁和第一半导体部分的第一部分的侧壁。表述“台面结构”描述了如下事本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光发射或光接收二极管(102)，至少包括：形成p‑n结的掺杂的第一半导体部分和掺杂的第二半导体部分(120，126)，所述第一半导体部分(126)的第一部分(124)布置在所述第一半导体部分(126)的第二部分(132)和所述第二半导体部分(120)之间；介电部分(130)，所述介电部分覆盖所述第二半导体部分(120)的侧壁和所述第一半导体部分(126)的所述第一部分(124)的侧壁；第一电极(142)，所述第一电极抵靠所述介电部分(130)的外侧壁以及抵靠所述第一半导体部分(126)的所述第二部分(132)的侧壁(134)而布置，所述第一电极仅通过与所述第一半导体部分(126)的所述第二部分(132)的所述侧壁(134)接触而电连接到所述第一半导体部分(126)，并且穿过所述第一半导体部分(126)的整个厚度；光学反射的第二电极(144)，所述第二电极电连接到所述第二半导体部分(120)，使得所述第二半导体部分(120)布置在所述第二电极(144)和所述第一半导体部分(126)之间；其中，意图由所述二极管(102)通过所述第一半导体部分(126)来发射或接收光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.22 FR 15600771.一种光发射或光接收二极管(102)，至少包括：形成p-n结的掺杂的第一半导体部分和掺杂的第二半导体部分(120，126)，所述第一半导体部分(126)的第一部分(124)布置在所述第一半导体部分(126)的第二部分(132)和所述第二半导体部分(120)之间；介电部分(130)，所述介电部分覆盖所述第二半导体部分(120)的侧壁和所述第一半导体部分(126)的所述第一部分(124)的侧壁；第一电极(142)，所述第一电极抵靠所述介电部分(130)的外侧壁以及抵靠所述第一半导体部分(126)的所述第二部分(132)的侧壁(134)而布置，所述第一电极仅通过与所述第一半导体部分(126)的所述第二部分(132)的所述侧壁(134)接触而电连接到所述第一半导体部分(126)，并且穿过所述第一半导体部分(126)的整个厚度；光学反射的第二电极(144)，所述第二电极电连接到所述第二半导体部分(120)，使得所述第二半导体部分(120)布置在所述第二电极(144)和所述第一半导体部分(126)之间；其中，意图由所述二极管(102)通过所述第一半导体部分(126)来发射或接收光。2.根据权利要求1所述的二极管(102)，还包括介电掩模(118)，使得所述第二电极(144)的第一部分(119)布置在所述介电掩模(118)与所述第二半导体部分(120)之间，并且使得所述第二电极(144)的至少一个第二部分布置在穿过所述介电掩模(118)的至少一个开口(136)中，并且使得所述介电部分(130)覆盖所述介电掩模(118)的侧壁。3.根据权利要求2所述的二极管(102)，其中，所述介电掩模(118)的顶面、所述介电部分(130)的顶面以及所述第一电极和第二电极(142，144)的顶面共同形成所述二极管(102)的基本上平坦的连续表面。4.根据前述权利要求中任一项所述的二极管(102)，其中，所述介电部分(130)的所述外侧壁与所述第一半导体部分(126)的所述第二部分(132)的所述侧壁(134)对齐。5.根据前述权利要求中任一项所述的二极管(102)，其中，所述第一半导体部分(126)包括按照不同导电水平掺杂的至少两个半导体(108，110)的堆叠。6.根据前述权利要求中任一项所述的二极管(102)，其中，所述第一半导体部分(126)的厚度在约2μm至4μm的范围内。7.根据前述权利要求中任一项所述的二极管(102)，其中，所述二极管(102)是光电二极管或发光二极管LED。8.根据权利要求7所述的二极管(102)，其中，所述光电二极管包括在所述第一半导体部分和所述第二半导体部分(120，126)之间布置的至少一个本征半导体部分，并且使得所述本征半导体部分的侧壁被所述介电部分(130)覆盖，或其中，所述LED包括在所述第一半导体部分和所述第二半导体部分(120，126)之间布置的至少一个量子阱处的至少一个有源发射区域(122)，并且使得所述有源发射区域(122)的侧壁被所述介电部分(130)覆盖。9.根据前述权利要求中任一项所述的二极管(102)，还包括互连衬底(148)，在所述互连衬底上布置所述二极管，并且所述二极管(102)的所述第一电极和所述第二电极(142，144)电连接到所述互连衬底。10.一种电子设备(100)，所述电子设备包括多个根据前述权利要求中任一项所述的二极管(102)，其中，第一电极(142)中的每个电极还仅通过与至少一个相邻二极管(102)的第一半导体部分(126)的第二部分(132)的侧壁(134)接触而电连接到所述至少一个相邻二极管(102)的所述第一半导体部分(126)。11.根据权利要求10所述的电子设备(100)，其中，所述二极管(102)属于形成所述电子设备(100)的像素阵列的类似结构的二极管(102)的阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：休伯特·波诺，乔纳森·加西亚，伊凡克里斯托夫·罗宾，
申请(专利权)人：原子能和替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国,FR