具有PN结的光电器件制造技术

本发明专利技术涉及一种光电器件(300)，包括：‑形成PN结的第一半导体层(101)和第二半导体层(105)、以及布置在第二层的和第一层相对的表面上并且与第二层的和第一层相对的表面接触的第三导电层(107)的垂直堆叠；‑穿过第三层(107)和第二层(105)的外围沟槽(110)，所述沟槽侧向界定第三层(107)的一部分和第二层(105)的一部分；‑在所述沟槽(110)中的与第三层(107)的所述部分的侧部边缘接触的导电间隔物(301)；以及‑在所述沟槽(110)中的绝缘导电栅极(113，111)，该绝缘导电栅极抵靠导电间隔物(301)的侧部边缘并抵靠第二层的所述部分的侧部边缘延伸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有PN结的光电器件本专利申请要求法国专利申请FR18/73672的优先权权益，该申请通过引用结合于此。
本公开涉及具有PN结的光电器件(诸如发光二极管(light-emittingdiode，LED)或光电二极管)领域。
技术介绍
申请人先前提交的专利申请EP2960951(DD14957)描述了PN结光电器件，该PN结光电器件设置有涂覆了形成PN结的半导体区中的至少一个的侧向侧的绝缘导电栅极。在导电栅极上施加电势产生电场，该电场能够改善电荷载流子到结中的注入，并因此改善器件的转换效率。期望的是至少部分地改善这种类型的光电器件的某些方面。
技术实现思路
为此，实施例提供了一种光电器件，包括：-第一导电类型的第一掺杂半导体层、与第一层一起形成PN结的第二导电类型的第二掺杂半导体层、以及布置在第二层的和第一层相对的表面上并与第二层的和第一层相对的表面接触的第三导电层的垂直堆叠；-穿过第三和第二层的外围沟槽，所述沟槽侧向界定第三层的一部分和第二层的一部分；-在所述沟槽中的与第三层的所述部分的侧向侧部接触的导电间隔物；以及-在所述沟槽中的绝缘导电栅极，包括：栅极绝缘体层，该栅极绝缘体层在导电间隔物的侧向侧部上延伸并与导电间隔物的侧向侧部接触，并且在第二层的所述部分的侧向侧部上延伸并且与第二层的所述部分的侧向侧部接触；以及导电栅极层，该导电栅极层被布置在所述栅极绝缘体层(111)的与所述导电间隔物(301)相对并与所述第二层的所述部分相对的表面上并且与栅极绝缘体层的与导电间隔物和第二层的所述部分相对的表面接触。根据实施例，导电间隔物由不同于第三层的材料的材料制成。根据实施例，导电间隔物由金属制成。根据实施例，导电间隔物由来自包括铂、镍和钨的的组的金属制成。根据实施例，第三层由铝或由银制成。根据实施例，该器件还包括与第一半导体层接触的连接金属化部。根据实施例，连接金属化部与导电栅极电绝缘。根据实施例，连接金属化部电连接到绝缘导电栅极。根据实施例，该器件还包括在第一和第二半导体层之间的发射半导体层，外围沟槽穿过发射半导体层，沟槽侧向界定发射半导体层的一部分，并且绝缘导电栅极抵靠发射半导体层的所述部分的侧向侧部延伸。根据实施例，第一和第二半导体层中的每一个由III-N化合物制成。另一实施例提供了一种制造诸如上文限定的光电器件的方法，包括以下连续步骤：a)提供包括第一、第二和第三层的堆叠；b)形成穿过第三层并在第二层上中断的外围沟槽，所述沟槽侧向界定第三层的所述部分；c)在所述沟槽中形成与第三层的所述部分的侧部接触的导电隔离物；d)将所述沟槽延续穿过第二层，所述延续的沟槽侧向界定第二层的所述部分；以及e)在所述沟槽中形成绝缘导电栅极。根据实施例，该方法还包括在步骤d)之后和步骤e)之前，对沟槽的内部的第一层的暴露的表面进行化学清洗的步骤。根据实施例，化学清洗的步骤通过基于氢氧化钾的溶液或通过基于氢氧化四甲铵的溶液或通过基于氢氧化四乙基铵的溶液来实行。附图说明结合附图，将在以下特定实施例的非限制性描述中详细讨论前述和其他特征和优点，在附图中：图1是示出设置有绝缘导电栅极的PN结光电器件的示例的局部简化截面图；图2是示出设置有绝缘导电栅极的PN结光电器件的另一示例的局部简化截面图；图3是示出根据实施例的设置有绝缘导电栅极的PN结光电器件的示例的局部简化截面图。具体实施方式在不同的附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。特别地，各种实施例之间共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。为了清楚起见，仅详细示出和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元素。除非另有说明，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及耦接在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以经由一个或多个其他元件连接或者它们可以经由一个或多个其他元件耦接。在以下描述中，当提及限定绝对位置(诸如术语“前部”、“后部”、“顶部”、“底部”、“左部”、“右部”等)或相对位置(诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)的术语、或提及限定方向的术语(诸如术语“水平”、“垂直”等)时，除非另有说明，否则指的是附图的取向，应当理解，在实践中，所描述的器件可以不同地取向。除非另有说明，否则表述“大约”、“近似”、“基本上”和“在……的量级”表示在10％以内，并且优选地在5％以内。图1是示出设置有绝缘导电栅极的PN结光电器件100的示例的局部简化截面图。图1的器件100是发光二极管(LED)，包括N型半导体层101、涂覆了层101的上表面(例如，与层101的上表面接触)的发射层103、以及涂覆了发射层103的上表面(例如，与发射层103的上表面接触)的P型半导体层105的垂直堆叠。LED的PN结由层105和101限定，该层105和101分别形成LED的阳极区和阴极区。更具体地，在这个示例中，考虑到将P型层105与N型层101分离的中间发射层103，LED的PN结是P-i-N型结。半导体层101和105中的每一个可以由III-N化合物制成，例如，由分别N型掺杂用于层101和P型掺杂用于层105的相同III-N化合物制成。术语“III-N化合物”在此指代包含氮(N)的、与元素周期表第III列的一种或多种元素(例如镓(Ga)、铝(Al)和/或铟(In))相关联的复合半导体材料。作为示例，术语III-N化合物在此指代来自包括氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)和氮化铝镓铟(InGaAlN)的组的半导体材料。作为示例，焊盘101和105由AlGaN制成。发射层103可以包括对应于多个量子阱的限制装置。作为示例，层103包括第一III-N化合物的半导体层和第二III-N化合物的半导体层的交替，第一化合物的每一层限定量子阱并被夹在第二化合物的两个层之间，第一化合物具有不同于第二化合物的带隙的带隙。在所示的示例中，层101、103和105搁置在例如由蓝宝石制成的支撑衬底10上，缓冲层12形成支撑衬底10和层101的下表面之间的界面。缓冲层12和层101、103和105例如通过外延从衬底10的上表面连续形成。在这个示例中，LED100的有源部分由从层105的上表面向下垂直延伸到层101的外围沟槽110侧向界定。在所示的示例中，沟槽110垂直向下延伸到层101中的中间层级。作为变型，沟槽110在层101的上表面上中断。因此，LED100的有源部分在层105、103和可选的层101的堆叠中形成由沟槽110侧向界定的垫状岛部或台面。图1的LED100包括阳极接触金属化部107，该阳极接触金属化部布置在LED的有源部分中的在层105的上表面上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光电器件(300)，包括：/n-第一导电类型的第一掺杂半导体层(101)、与所述第一层一起形成PN结的第二导电类型的第二掺杂半导体层(105)、以及布置在所述第二层的和所述第一层相对的表面上并与第二层的和第一层相对的表面接触的第三导电层(107)的垂直堆叠；/n-穿过所述第三层(107)和第二层(105)的外围沟槽(110)，所述沟槽侧向界定所述第三层(107)的一部分和所述第二层(105)的一部分；/n-在所述沟槽(110)中的与第三层(107)的所述部分的侧向侧部接触的导电间隔物(301)；以及/n-在所述沟槽(110)中的绝缘导电栅极(113，111)，所述绝缘导电栅极包括：栅极绝缘体层(111)，所述栅极绝缘体层在导电间隔物(301)的侧向侧部上延伸并与导电间隔物(301)的侧向侧部接触，并且在所述第二层的所述部分的侧向侧部上延伸并且与所述第二层的所述部分的侧向侧部接触；以及导电栅极层(113)，所述导电栅极层被布置在所述栅极绝缘体层(111)的与所述导电间隔物(301)相对并与所述第二层的所述部分相对的表面上并且与所述表面接触。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181220 FR 18736721.一种光电器件(300)，包括：
-第一导电类型的第一掺杂半导体层(101)、与所述第一层一起形成PN结的第二导电类型的第二掺杂半导体层(105)、以及布置在所述第二层的和所述第一层相对的表面上并与第二层的和第一层相对的表面接触的第三导电层(107)的垂直堆叠；
-穿过所述第三层(107)和第二层(105)的外围沟槽(110)，所述沟槽侧向界定所述第三层(107)的一部分和所述第二层(105)的一部分；
-在所述沟槽(110)中的与第三层(107)的所述部分的侧向侧部接触的导电间隔物(301)；以及
-在所述沟槽(110)中的绝缘导电栅极(113，111)，所述绝缘导电栅极包括：栅极绝缘体层(111)，所述栅极绝缘体层在导电间隔物(301)的侧向侧部上延伸并与导电间隔物(301)的侧向侧部接触，并且在所述第二层的所述部分的侧向侧部上延伸并且与所述第二层的所述部分的侧向侧部接触；以及导电栅极层(113)，所述导电栅极层被布置在所述栅极绝缘体层(111)的与所述导电间隔物(301)相对并与所述第二层的所述部分相对的表面上并且与所述表面接触。


2.根据权利要求1所述的器件(300)，其中所述导电间隔物(301)是与所述第三层(107)的材料不同的材料。


3.根据权利要求1或2所述的器件(300)，其中所述导电间隔物(301)由金属制成。


4.根据权利要求2所述的器件(300)，其中所述导电间隔物(301)由来自包括铂、镍和钨的组的金属制成。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的器件(300)，其中所述第三层(107)由铝或由银制成。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的器件(300)，还包括与所述第一半导体层(101)接触的连接金属化部。


7.根据权利要求6所述的器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：让·罗特纳，赫尔格·哈斯，
申请(专利权)人：原子能与替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：法国;FR