一种光发射和/或接收的半导体本体的制作方法技术

一种光发射和／或接收半导体本体的制作方法，它具有至少一层由ＧａＡｓ↓［ｘ］Ｐ↓［１－ｘ］组成的半导体层，其中０≤ｘ＜１。在根据本发明专利技术的方法中，至少半导体层的一部分顶面在第一刻蚀步骤中用Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］∶Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］∶Ｈ↓［２］Ｏ混合物刻蚀溶液处理，在之后的第二刻蚀步骤中用氢氟酸处理，结果是至少半导体层的一部分顶面形成粗糙面。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光发射和/或接收半导体本体的制作方法，它具有至少一层由GaAsxP1-x组成的半导体层，其中0≤x＜1。已知几种具有这类半导体本体的发光二极管。因此，比如在欧洲专利登记EP 584 599中描述了一种发光二极管芯片，其中在一层n-导电的GaP衬底上敷上一层n-导电的GaP外延层，而在这一层上再敷上一层p-导电的GaP外延层。GaP衬底的底面配备了由Au-Ge-合金构成的触极金属化层，而在p-GaP外延层的顶面敷一层触极金属化层，它由比如Au层、Au-zn层、Ti-W-N-层和Au或Al层一层一层地组成的p-导电的GaP外延层构成。此外，还已知一些发光二极管，其中由GaAsP构成的层序列是靠外延敷在GaP衬底上的。这个层序列包括比如由GaP衬底开始，首先是增加了As-成分的GaAsP过渡层，一层n-掺杂的GaAsP层(掺杂材料比如碲或硫)和一层p-掺杂的GaAsP层(掺杂材料锌)。在p-掺杂的GaAsP层上敷一层触极金属化层，比如由p-掺杂的GaAsP层开始，由一层金-锌层，一层TiWN层和一层铝层组成。GaP衬底的底面配备了触极金属化层，它比如由在GaP衬底上敷的金-锗层组成。依据As成分的情况可以用上述半导体本体制造发射从黄色到红外范围光的发光二极管。然而，这种半导体本体的缺点在于，从半导体本体耦合输出只是半导体本体产生的光的一部分。美国专利US-4,582,952描述了一种太阳电池，它由透明的GaP衬底开始，由具有梯度分布的As成分的第一p-掺杂GaAsP层，第二p-掺杂GaAsP层，n-掺杂GaAsP层和GaP盖层组成。GaP衬底和GaP盖层分别配备了多个金属触极。发光二极管或光电二极管或太阳电池的效率决定于由半导体本体辐射出或进入半导体本体的辐射发生损耗的那一重要部分。引起该损耗的主要原因是半导体材料和周边介质(比如空气或塑料封装)折射率的大区别。这种大区别对透过半导体本体顶面的辐射的总反射的非常小的临界角有影响。然而，从半导体本体直接透出的部分只是那些与上表面法线成角小于临界角的部分。留下的辐射部分反射回半导体本体。本专利技术的任务在于，阐述一种制造改善了光输出或输入耦合的至少具有一层GaAsxP1-x半导体层的光发射和/或接收的半导体本体的方法，这里0≤x＜1。该任务通过具有权利要求1特征的方法得以解决。从属权利要求2到9涉及根据本专利技术方法有利的改进。根据本专利技术设计为至少半导体层一部分顶面要在第一刻蚀步骤中用H2SO4∶H2O2∶H2O混合物处理，在之后的第二刻蚀步骤中用稀释的氢氟酸刻蚀，结果是至少一部分半导体层顶面形成粗糙面。通过粗糙顶面实现的有利影响是，半导体本体内产生的辐射、与平坦的上表面相比较大的部分以小于总反射临界角的角度射在半导体层顶面上。粗糙半导体顶面的另一个优点在于，当半导体元件中半导体本体直接由塑料封装包围的情况下，提高了半导体本体与塑料封装之间的粘接强度。因此降低了在工作和因而加速老化半导体元件期间塑料封装与半导体本体脱离的危险。根据本专利技术方法的另一个有利的改进，当半导体本体具有其上敷有GaAsP层序列的n-掺杂GaP衬底时，半导体本体的所有自由表面被弄粗糙。这种情况下，自由表面应理解为不提供触极金属化层的那部分顶面。对于具有这种半导体本体适于产生光的发光二极管的情况，由于GaAsP的能带间隙小于GaP的，GaP衬底对于在GaAsP层序列产生的电磁辐射是可透光的。因此，有利于该辐射由半导体本体穿过其整个自由表面耦合输出。在GaP衬底的底面敷一触极金属化层，使得半导体本体的边界上具有镜平面是有利的。其结果是，GaAsP层序列在触极金属化层方向上发射的辐射大量地从后者反射并因此可以穿过自由表面耦合输出。根据本专利技术方法的另一个优选的改进中，在第一刻蚀步骤中刻蚀溶液H2SO4∶H2O2∶H2O选择的比例为3∶1∶1，温度选择在20至80℃之间，而刻蚀时间选择为半分钟至10分钟之间。用这个方法还可实现要刻蚀的半导体本体顶面完全不被污染并没有其它的残留物。根据本专利技术和所述方法的改进的另一个优选的改进中，在第二刻蚀步骤中采用40-50％浓度的氢氟酸。第二刻蚀步骤要在15至30℃，特别是大约25℃的温度下实施，持续时间为30分钟至120分钟。借助上面规定的两个刻蚀步骤，有利地得到粗糙的顶面，具有彼此相连高约1μm的锯齿形状。对于发光二极管可以此有利地增加约40％的光。根据本专利技术方法的另一个优选的改进中，半导体本体具有一个GaP衬底，其上敷有掺杂氮(N)-的GaP(缩写GaP:N)的层序列。对于这种适于发光的半导体本体，同样，衬底对于GaP层序列中产生的辐射是有利透光的，于是，这种情况下同样通过半导体顶面的粗糙面大大提高了光的耦合输出。在一个特别有利的用于同时制造大量的引言所述类型半导体本体的方法中，首先在GaP做的衬底晶片上敷由GaAsxP1-x组成的半导体层序列，其中0≤x＜1，或GaP:N。然后在衬底晶片的底面敷第一触极金属化层和在层序列的顶面敷多个第二触极金属化层。接着，先在第一刻蚀步骤中用组分为H2SO4∶H2O2∶H2O的刻蚀溶液并在第二刻蚀步骤中用氢氟酸(HF)处理层序列的自由顶面。最后，包括衬底晶片、层序列、第一和第二触极金属化层的半导体晶片被分离成分立的半导体本体，比如发光二极管芯片。如果对于半导体本体的侧面规定同样要弄粗糙，那么，半导体本体在敷过第一和第二触极金属化层之后，将半导体晶片加上一个黏膜或其它的固定介质并分离成独立的发光二极管半导体本体。在分开的半导体本体脱离固定介质并进一步处理形成，比如，发光二极管之前，上述的两个刻蚀步骤依次进行。现将本专利技术的方法用实施例和附图说明图1到4更详细地说明，其中图1根据本专利技术方法的第一实施例制作的半导体本体的原理示意图，图2根据本专利技术方法的第二实施例制作的半导体本体的原理示意图，图3同时大量制作根据本专利技术方法第一实施例具有粗糙表面的半导体本体的制作流程的原理示意图，以及图4同时大量制作根据本专利技术方法第二实施例具有粗糙表面的半导体本体的制作流程的原理示意图在这些图中相同部分用相同的符号表示。图1所示半导体本体是一个发射光的半导体本体，比如一个发光二极管半导体本体。这种情况下，在GaP衬底1上配置了一光发射层序列。在GaP衬底1上的是，比如，第一GaAsxP1-x外延层2，这里0≤x＜1，在它上面依次配置，比如n-掺杂的第二GaAsxP1-x外延层3，这里0≤x＜1。比如可以用Te或S用做n-型掺杂材料。在第二GaAsxP1-x外延层3上敷的是p-掺杂的第三GaAsxP1-x外延层4，这里0≤x＜1，它是掺杂，比如，Zn。由GaP衬底1开始，第一GaAsxP1-x外延层2具有增加的As含量，比如由x=0直到x=第二GaAsxP1-x外延层4的As含量。GaP衬底1的底面配置的是第一触极金属化层5，它包括一层序列，比如Au-Ge合金/Ag/Au。在第三GaAsxP1-x外延层4的顶面配置的是第二触极金属化层6。该第二触极金属化层具有，比如，直接敷在第三GaAsxP1-x外延层4上的Au-Zn层，以及敷在所述Au-Zn层上的Au层。然而，专业人士认为适合的任何其它材料和层组分也可以用于触极金属化层5和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光发射和／或接收半导体本体的制作方法，该半导体本体具有至少一层由ＧａＡｓ↓［ｘ］Ｐ↓［１－ｘ］组成的半导体层，其中０≤ｘ＜１，其特征在于，至少半导体层的一部分顶面在第一刻蚀步骤中用Ｈ↓［２］ＳＯ↓［４］∶Ｈ↓［２］Ｏ↓［２］∶Ｈ↓［２］Ｏ混合物刻蚀溶液处理，在之后的第二刻蚀步骤中用氢氟酸处理，结果是至少半导体层一部分顶面形成粗糙面（８）。

【技术特征摘要】
DE 1996-8-13 19632627.31．一种光发射和/或接收半导体本体的制作方法，该半导体本体具有至少一层由GaAsxP1-x组成的半导体层，其中0≤x＜1，其特征在于，至少半导体层的一部分顶面在第一刻蚀步骤中用H2SO4∶H2O2∶H2O混合物刻蚀溶液处理，在之后的第二刻蚀步骤中用氢氟酸处理，结果是至少半导体层一部分顶面形成粗糙面(8)。2．根据权利要求1的方法，其特征在于，粗糙面(8)呈彼此相连的锯齿形状。3．根据权利要求1或2的方法，其特征在于，使用了具有GaP衬底的半导体本体，在衬底上敷一层序列(17,18)，它包括至少一用氮掺杂的GaP外延层。4．根据权利要求1或2的方法，其特征在于，使用了具有GaP衬底的半导体本体，在衬底上敷一层序列(17,18)，它包括至少一GaAsxP1-x外延层，其中0＜x＜1。5．根据权利要求1至4的其中一项的方法，其特征在于，整个半导体本体的自由顶面(7)包括粗糙面(8)。6．同时制作多个光发射和/或接收半导体本体的方法，该半导体本体具有至少一层由GaAsxP1-x组成的半导体层，其中0≤x＜1，或由GaP∶N组成的半导体层，其特征在于，a)首先在GaP组成的衬底晶片(13)上敷一GaAsxP1-x组成的层序列(17,18)其中0≤x＜1，b)在衬底晶片(13)的底面(14)敷一第一触极金属化层(5)而在层序列(17,18)的顶面(15)敷至少一第二触极金属化层(6)，c)层序列(17,18)的自由顶面首先在第一刻蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：H菲舍尔，E尼尔施尔，W维格莱特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]