具有改进的效率的器件和用于制造器件的方法技术

提出一种器件，所述器件具有：衬底(1)；第一半导体本体(2)；第二半导体本体(4)和第一过渡区(3)，其中第一半导体本体的第一有源层(23)设计用于产生第一峰值波长的电磁辐射，并且第二半导体本体的第二有源层(43)设计用于产生第二峰值波长的电磁辐射。第一过渡区在竖直方向上设置在第一半导体本体和第二半导体本体之间，并且直接邻接于第一以及第二半导体本体。第一过渡区具有可透射辐射的且能导电的材料，使得第一半导体本体经由第一过渡区与第二半导体本体导电连接。此外，第一过渡区具有结构化的主面(301，302)和/或部分透明的且部分波长选择性反射的第一镜结构(33)。此外，提出一种方法，所述方法尤其适合于制造在此描述的器件，其中第一和第二半导体本体尤其借助于直接接合机械地且电地彼此连接。

Devices with improved efficiency and methods for manufacturing devices

A device is proposed, which has a substrate (1), a first semiconductor body (2), a second semiconductor body (4) and a first transition region (3), in which the first active layer (23) of the first semiconductor body is designed to generate electromagnetic radiation of the first peak wavelength, and the second active layer (43) of the second semiconductor body is designed to generate electromagnetic radiation of the second peak wavelength. The first transition region is positioned vertically between the first semiconductor body and the second semiconductor body, and is directly adjacent to the first and second semiconductor bodies. The first transition region has a material that can transmit radiation and conduct electricity, so that the first semiconductor body is electrically connected with the second semiconductor body through the first transition region. In addition, the first transition region has a structured main surface (301, 302) and/or a partially transparent first mirror structure (33) with partial wavelength selective reflection. In addition, a method is proposed, which is particularly suitable for manufacturing the devices described herein, in which the first and second semiconductor bodies are mechanically and electrically connected to each other by means of direct engagement, in particular.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改进的效率的器件和用于制造器件的方法
提出一种具有改进的效率的器件，尤其光电子器件。此外，提出一种用于制造器件的方法。
技术介绍
在具有堆叠的半导体本体的器件中，发射的不同波长的光沿所有方向传播，其中所述半导体本体分别具有用于产生特定的峰值波长的电磁辐射的光学有源层。当发射的第一波长的光射入发射其他波长的光的半导体本体中时，出现吸收。尤其在半导体本体之间的边界面处，由于反射或全反射而出现光损失。通常，为了提高器件的效率使用镜，所述镜防止例如朝器件的载体的方向的光放射。这种镜大多对于可见光是不可透过的从而能够仅设置在器件的一个端部处。由半导体本体发射的光在该情况下必须穿过器件的全部半导体本体，使得所述光在其能够从器件耦合输出之前被部分地吸收，其中所述由半导体本体发射的光射到镜上并且向回反射。
技术实现思路
一个目的是：提高器件的效率，尤其提高具有堆叠的半导体本体的器件的效率。另一目的在于：提出用于制造器件的简化的且可靠的方法。在器件的至少一个实施方式中，所述器件具有：衬底；具有第一有源层的第一半导体本体；具有第二有源层的第二半导体本体和第一过渡区。在器件运行时，第一有源层设计用于产生第一峰值波长的电磁辐射，并且第二有源层设计用于产生第二峰值波长的电磁辐射。在此，第一峰值波长和第二峰值波长基本上是相同的或彼此相差至少30nm、例如至少50nm或至少70nm。第一过渡区沿竖直方向设置在第一半导体本体和第二半导体本体之间。特别地，第一过渡区直接邻接于第一半导体本体和直接邻接于第二半导体本体。第一过渡区具有可透射辐射的、至少对于第一峰值波长的辐射部分透明的且能导电的材料。第一半导体本体优选经由第一过渡区、例如经由第一过渡区的可透过辐射的且能导电的材料与第二半导体本体导电连接。第一过渡区优选具有结构化的主面和/或部分透明的且部分波长选择性反射的第一镜结构。通常，将横向方向理解为如下方向，所述方向沿着、尤其平行于器件的或第一半导体本体的主延伸面伸展。与之相对，将竖直方向理解为如下方向，所述方向横向于、尤其垂直于器件的或半导体本体的主延伸面定向。竖直方向例如是第一半导体本体的生长方向。竖直方向和横向方向尤其彼此垂直。将层的主面通常理解为所述层的如下表面，所述表面沿着层的主延伸面伸展，并且尤其所述层由其周围、例如由其相邻的层限界。将结构化的面通常理解为如下面，所述面非光滑地构成，而是具有结构，所述结构散射尤其可见波长范围中的光。根据器件的至少一个实施方式，第一过渡区具有结构化的主面。主面能够朝向或背离衬底或第一半导体本体。特别地，过渡区的主面是过渡区和第一半导体本体之间的共同的边界面，或者是过渡区和第二半导体本体之间的共同的边界面。因此，第一过渡区的结构化的主面沿竖直方向设置子第一有源层和第二有源层之间。在此，结构化的主面能够是粗化的。特别地，结构化的主面具有耦合输出结构，所述耦合输出结构例如以主面上的隆起部或凹陷部的形式形成。根据耦合输出结构的大小，散射对于特定的波长与对于其他波长相比会显现为更强。通常，具有较短波长的辐射份额比具有较长波长的辐射份额更强地散射。在适当选择耦合输出结构的大小的情况下，尤其在第一有源层中产生的长波的光在没有损失或几乎没有损失的情况下能够穿过过渡区朝第二半导体本体的方向透射，而尤其在第二有源层中产生的短波的光在第一过渡区的结构化的主面处散射、向回反射并且从器件中耦合输出，而在此没有被第一半导体本体吸收。根据器件的至少一个实施方式，第一过渡区的结构化的主面具有耦合输出结构。耦合输出结构具有横向宽度，所述横向宽度例如在20nm和3μm之间，尤其在100nm和2μm之间或在100nm和1μm之间，其中包括边界值。例如，耦合输出结构的平均横向宽度在50nm和1μm之间，例如在100nm和800nm之间或在200nm和600nm之间，其中包括边界值。优选地，结构化的主面具有第一耦合输出结构，其中第一耦合输出结构具有平均横向宽度，所述平均横向宽度小于第一峰值波长并且大于第二峰值波长。在该情况下，第一峰值波长的电磁辐射在结构化的主面处几乎不散射或不散射，进而基本上在没有辐射损失的情况下穿过第一过渡区。相反，第二峰值波长的电磁辐射在过渡区的结构化的主面处更强地散射并且向回反射。因此，第一过渡区的主面关于其散射和/或反射特性起波长选择的作用。在有疑问的情况下，第一峰值波长和第二峰值波长分别在其所属的半导体本体中或在第一过渡区中在考虑所属的折射率的情况下确定。根据器件的至少一个实施方式，第一过渡区具有部分透明的且部分波长选择性反射的第一镜结构。第一镜结构尤其起布拉格镜(DBR，英文：DistributedBraggReflector，分布布拉格反射镜)或起二向色镜的作用。第一镜结构尤其构成为，使得其透射第一峰值波长的电磁辐射并且至少散射和/或部分地反射第二峰值波长的电磁辐射。第一镜结构能够具有交替设置的第一层和第二层。第一层能够由可透射辐射的且能导电的材料、例如由第一过渡区的相同的可透射辐射的且能导电的材料形成。第二层和第一层优选具有不同的材料。特别地，镜结构的第一层具有如下折射率，所述折射率与第一镜结构的第二层的折射率相差至少0.3，例如至少0.5或0.7。在第一过渡区之内，第一镜结构尤其设置在由可透射辐射的且能导电的材料构成的端子层之间。第一镜结构能够构成为能导电的。根据器件的至少一个实施方式，第一镜结构具有多个穿通接触部，所述穿通接触部沿竖直方向延伸穿过第一镜结构的第一层和第二层。穿通接触部优选能导电地构成。所述穿通接触部能够由可透射辐射的且能导电的材料、例如由第一过渡区的相同的可透射辐射的且能导电的材料形成。在该情况下，第一镜结构能够具有介电的或弱导电的第一和/或第二层。根据器件的至少一个实施方式，所述器件具有第三半导体本体，所述第三半导体本体具有用于产生第三峰值波长的电磁辐射的第三光学有源层。例如，第二半导体本体沿竖直方向设置在第一半导体本体和第三半导体本体之间。因此，半导体本体彼此上下堆叠。优选地，器件具有第二过渡区，经由所述第二过渡区，第二半导体本体与第三半导体本体机械地且电地连接。特别地，第二过渡区直接地邻接于第二半导体本体和直接地邻接于第三半导体本体。第一过渡区和第二过渡区能够具有结构类似或相同的构造。换言之，第二过渡区能够具有可透射辐射的、至少对于第二峰值波长的辐射部分透明的且能导电的材料。此外，第二过渡区能够具有结构化的主面和/或部分透明的且部分波长选择性反射的第二镜结构。半导体本体也能够具有结构类似的或相同的构造，如分别具有第一传导类型的第一半导体层、第二传导类型的第二半导体层和设置在其之间的光学有源层。根据至少一个实施变型形式，第二过渡区具有结构化的主面，所述主面具有第二耦合输出结构，所述第二耦合输出结构尤其构成为隆起部或凹陷部。优选地，耦合输出结构具有横向宽度，所述横向宽度例如在20nm和3μm之间，例如在20nm和1μm之间，尤其在50nm和900nm之间，其中包括边界值。耦合输出结构能够具有竖直宽度，所述竖直宽度例如在50nm和3μm之间，例如在50nm和2μm之间，尤其在50nm和900nm之间，其中包括边界值。特别地，第二耦合输出结构具有平均横向宽度或平均竖直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种器件(100)，所述器件具有：衬底(1)；具有第一有源层(23)的第一半导体本体(2)；具有第二有源层(43)的第二半导体本体(4)；和第一过渡区(3)，其中‑所述第一有源层设计用于产生第一峰值波长的电磁辐射，并且所述第二有源层设计用于产生第二峰值波长的电磁辐射，‑所述第一过渡区在竖直方向上设置在所述第一半导体本体和所述第二半导体本体之间，并且直接邻接于所述第一半导体本体以及直接邻接于所述第二半导体本体，‑所述第一过渡区具有能透射辐射的、至少对于第一峰值波长的辐射部分透明的且能导电的材料，使得所述第一半导体本体经由所述第一过渡区与所述第二半导体本体导电连接，并且‑所述第一过渡区具有结构化的主面(301，302)或部分透明的且部分波长选择性反射的第一镜结构(33)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.14 DE 102016113002.81.一种器件(100)，所述器件具有：衬底(1)；具有第一有源层(23)的第一半导体本体(2)；具有第二有源层(43)的第二半导体本体(4)；和第一过渡区(3)，其中-所述第一有源层设计用于产生第一峰值波长的电磁辐射，并且所述第二有源层设计用于产生第二峰值波长的电磁辐射，-所述第一过渡区在竖直方向上设置在所述第一半导体本体和所述第二半导体本体之间，并且直接邻接于所述第一半导体本体以及直接邻接于所述第二半导体本体，-所述第一过渡区具有能透射辐射的、至少对于第一峰值波长的辐射部分透明的且能导电的材料，使得所述第一半导体本体经由所述第一过渡区与所述第二半导体本体导电连接，并且-所述第一过渡区具有结构化的主面(301，302)或部分透明的且部分波长选择性反射的第一镜结构(33)。2.根据权利要求1所述的器件，其中所述第一过渡区(3)没有增附材料或没有连接层。3.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述第一过渡区(3)具有第一端子层(31)和第二端子层(32)之间的内部的平坦的边界面(30)，其中-所述第一过渡区的所述第一端子层和/或所述第二端子层由能透射辐射的且能导电的材料形成，和-所述内部的边界面没有连接材料并且通过所述端子层(31，32)的平坦的连接面(311，321)形成。4.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述第一过渡区(3)具有结构化的主面(301，302)，所述主面具有第一耦合输出结构。5.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述第一镜结构(33)构成为，使得所述第一镜结构起二向色镜的作用，所述二向色镜透射第一峰值波长的电磁辐射，并且散射或反射第二峰值波长的电磁辐射。6.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述第一镜结构(33)具有交替设置的第一层(331)和第二层(332)，其中所述第一层由能透过辐射的且能导电的材料形成，并且具有如下折射率，所述折射率与所述第二层的折射率相差至少0.3。7.根据权利要求6所述的器件，其中所述第一镜结构(33)具有多个穿通接触部(34)，所述穿通接触部沿竖直方向延伸穿过所述第一层(331)和所述第二层(332)，其中所述穿通接触部由能导电的材料形成。8.根据上述权利要求中任一项所述的器件，其中所述器件具有第三半导体本体(6)，所述第三半导体本体具有用于产生第三峰值波长的电磁辐射的第三光学有源层(63)，其中所述第二半导体本体(4)设置在所述第一半导体本体(2)和所述第三半导体本体之间，并且其中所述第二半导体本体经由第二过渡区(5)与所述第三半导体本体机械且电连接。9.根据权利要求8所述的器件，其中所述第二过渡区(5)具有结构化的主面(501，502)，所述结构化的主面具有第二耦合输出结构，其中所述第二耦合输出结构具有平均横向宽度，所述平均横向宽度小于所述第二峰值波长并且大于所述第三峰值波长。10.根据权利要求8或9所述的器件，其中所述第二过渡区(5)具有部分透明的且部分波长选择性反射的第二镜结构(53)，所述第二镜结构透射第一和第二峰值波长的电磁辐射，并且散射或至少部分地反射第三峰值波长的电磁辐射。11.根据权利要求8至10中任一项所述的器件，其中-所述第一峰值波长与红色光谱范围相关联，-所述第二峰值波长与绿色光谱范围相关联，-所述第三峰值波长与蓝色光谱范围相关联，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽卡·席尔梅，索菲娅·赫普曼，西梅昂·卡茨，
申请(专利权)人：欧司朗光电半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE