光电子半导体器件和用于制造光电子半导体器件的方法技术

提出一种光电子半导体器件(1)，包括半导体本体(10)，所述半导体本体具有：第一注入区域(100)，在所述第一注入区域中构成第一保护区域(101)；第二注入区域(200)，在所述第二注入区域中构成第二保护区域(201)；和有源区域(300)，所述有源区域设立用于产生电磁辐射，所述有源区域设置在第一注入区域(100)和第二注入区域(200)之间。第一注入区域(100)和第一保护区域(101)具有第一导电类型。第二注入区域(200)和第二保护区域(201)具有第二导电类型。第一保护区域(101)沿着半导体本体(10)的侧面(10A)从第一注入区域(100)的背离有源区域(300)的一侧延伸到第二注入区域(200)中并且完全穿过有源区域(300)。还提出一种用于制造光电子半导体器件(1)的方法。光电子半导体器件(1)的方法。光电子半导体器件(1)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光电子半导体器件和用于制造光电子半导体器件的方法


[0001]给出一种光电子半导体器件和一种用于制造光电子半导体器件的方法。

技术介绍

[0002]光电子半导体器件尤其设立用于产生和/或检测电磁辐射，优选对于人眼可感知的光。

技术实现思路

[0003]待实现的目的在于，给出一种具有改进的效率的光电子半导体器件。
[0004]另一待实现的目的是给出一种用于简化地制造具有改进的效率的光电子半导体器件的方法。
[0005]根据至少一个实施方式，光电子半导体器件包括半导体本体，所述半导体本体具有第一注入区域和第二注入区域，在所述第一注入区域中构成第一保护区域，在所述第二注入区域中构成第二保护区域。
[0006]尤其地，半导体本体包括多个外延生长在彼此上的半导体材料的层。这些层在堆叠方向上沉积到彼此上。因此，堆叠方向横向于，尤其垂直于半导体本体的主延伸方向伸展。例如，半导体本体是单片式构成的半导体晶体。
[0007]第一注入区域是半导体本体的如下区域，所述区域设立用于注入载流子。例如，空穴借助于第一注入区域注入到半导体本体中。第一保护区域在第一注入区域中构成。尤其地，第一注入区域是半导体本体的引入有第一掺杂材料的区域中。
[0008]第二注入区域是半导体本体的另一区域，所述另一区域设立用于注入载流子。例如，电子借助于第二注入区域注入到半导体本体中。第二保护区域在第二注入区域中构成。尤其地，第二注入区域是半导体本体的引入有第二掺杂材料的另一区域。
[0009]借助于第一保护区域和第二保护区域，在光电子半导体器件运行时，能够在半导体本体中产生载流子密度的优选的分布。
[0010]此外，半导体本体包括设立用于产生电磁辐射的有源区域，所述有源区域设置第一注入区域和第二注入区域之间。有源区域例如具有pn结和用于产生辐射或检测辐射的双异质结构。半导体器件例如是冷光二极管，尤其发光二极管或激光二极管。第一注入区域和第二注入区域在这种情况下设置用于将载流子注入有源区域中。
[0011]根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，第一注入区域和第一保护区域具有第一导电类型。导电类型能够通过用杂质原子掺杂半导体材料来产生。例如，第一导电性是p型导电性，其中多数载流子通过空穴提供。优选地，第一注入区域和第一保护区域在掺杂剂的浓度方面不同。
[0012]根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，第二注入区域和第二保护区域具有第二导电类型。例如，第二导电性是n型导电性，其中多数载流子通过电子提供。优选地，第二注入区域和第二保护区域在掺杂剂的浓度方面不同。尤其地，第二导电类型与第一导电
类型不同。
[0013]根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，第一保护区域中的掺杂剂浓度高于第一注入区域中的掺杂剂浓度。
[0014]通过较高的掺杂剂浓度能够在光电子半导体器件运行时局部影响载流子密度。例如，第一保护区域中的较高的掺杂剂浓度降低第一保护区域中的少数载流子的密度。以此，在半导体器件的效率因非辐射性的复合过程而降低的区域中，载流子密度能够有针对性地降低。
[0015]根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，第二保护区域中的掺杂剂浓度高于第二注入区域中的掺杂剂浓度。第二保护区域中的提高的掺杂剂浓度能够影响第一保护区域在堆叠方向上的扩展。尤其地，第二保护区域中的提高的掺杂剂浓度减少第一保护区域平行于堆叠方向朝向第二保护区域的扩展。
[0016]根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，第二保护区域设置在第二注入区域的背离有源区域的一侧上。通过在第二注入区域的背离有源区域的一侧上的设置，能够有针对性地并且相对简单地控制第一保护区域在堆叠方向上的扩展。
[0017]根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，第一保护区域沿着半导体本体的侧面从第一注入区域的背离有源区域的一侧延伸到第二注入区域中，并且完全穿过有源区域。侧面沿着半导体本体的堆叠方向伸展，或横向于半导体本体的主延伸方向伸展。例如，侧面能够与主延伸方向成一定角度，尤其在60
°
和70
°
之间的角度设置，使得产生半导体本体的梯形的横截面。此外，侧面也能够平行于堆叠方向或垂直于半导体本体的主延伸方向设置。优选的是，半导体本体的侧面，特别优选在有源区域中的侧面，被第一保护区域完全覆盖。
[0018]在这种情况下，利用了如下知识：半导体本体的侧面能够是非辐射性的复合过程的来源。通过用第一保护区域覆盖侧面，能够降低侧面上的载流子密度，从而也能够降低非辐射性的复合过程的概率。例如，第一保护区域至少部分地在横向方向上围绕半导体本体。优选地，至少在有源区域的区域中。
[0019]尤其地，在第一保护区域中，借助于有源区域中的量子阱混杂局部地增大有源区域的带隙。在运行时，少数载流子密度由此相应地局部降低。有利的是，靠近第一保护区域的侧面上的非辐射性重组能够因此减少。
[0020]根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，光电子半导体器件包括：
[0021]‑
半导体本体，具有：第一注入区域，在所述第一注入区域中构成第一保护区域；第二注入区域，在所述第二注入区域中构成第二保护区域；和设立用于产生电磁辐射的有源区域，所述有源区域设置在第一注入区域和第二注入区域之间，其中
[0022]‑
第一注入区域和第一保护区域具有第一导电类型，
[0023]‑
第二注入区域和第二保护区域具有第二导电类型，
[0024]‑
第一保护区域中的掺杂剂浓度高于第一注入区域中的掺杂剂浓度，
[0025]‑
第二保护区域中的掺杂剂浓度高于第二注入区域中的掺杂剂浓度，
[0026]‑
第二保护区域设置在第二注入区域的背离有源区域的一侧上，并且
[0027]‑
第一保护区域沿着半导体本体的侧面从第一注入区域的背离有源区域的一侧延伸到第二注入区域中并且完全穿过有源区域。
[0028]在此描述的光电子半导体器件尤其基于以下考虑：在半导体本体的侧面上可能会出现所不期望的非辐射性复合效应。这种效应在基于铟镓铝磷化物的半导体材料的发红光的μLED中尤为显著，因为这种材料具有高的表面复合速度和大的载流子扩散长度。这些特性在半导体本体的侧面上产生高的非辐射性复合概率。这种效应随着半导体本体的横向扩展减少而增加，因为在较小的本体中单位体积都存在比例上更多侧面。
[0029]在此描述的光电子半导体器件尤其利用如下想法：在第一和第二注入区域中沿着半导体本体的侧面引入第一保护区域。第一保护区域降低半导体本体的侧面上的载流子密度。因此，能够减少非辐射性复合概率。由此，有利地提高光电子半导体器件的效率。
[0030]根据光电子半导体器件的至少一个实施方式，半导体本体基于磷化物化合物半导体材料，尤其InGaAlP，或基于砷化物化合物半导体材料，尤其AlGaAs。这些半导体材料具有特别高的表面复合速度，因此关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光电子半导体器件(1)，包括：
‑
半导体本体(10)，具有：第一注入区域(100)，在所述第一注入区域中构成第一保护区域(101)；第二注入区域(200)，在所述第二注入区域中构成第二保护区域(201)；和有源区域(300)，所述有源区域设立用于产生电磁辐射，所述有源区域设置在所述第一注入区域(100)和所述第二注入区域(200)之间，其中
‑
所述第一注入区域(100)和所述第一保护区域(101)具有第一导电类型，
‑
所述第二注入区域(200)和所述第二保护区域(201)具有第二导电类型，
‑
所述第一保护区域(101)中的掺杂剂浓度高于所述第一注入区域(100)中的掺杂剂浓度，
‑
所述第二保护区域(201)中的掺杂剂浓度高于所述第二注入区域(200)中的掺杂剂浓度，
‑
所述第二保护区域(201)设置在所述第二注入区域(200)的背离所述有源区域(300)的一侧上，并且
‑
所述第一保护区域(101)沿着所述半导体本体(10)的侧面(10A)从所述第一注入区域(100)的背离所述有源区域(300)的一侧延伸到所述第二注入区域(200)中并且完全穿过所述有源区域(300)。2.根据上一项权利要求所述的光电子半导体器件(1)，其中所述半导体本体(10)基于磷化物化合物半导体材料尤其InGaAlP或者基于砷化物化合物半导体材料尤其AlGaAs。3.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中在所述第一保护区域(101)和所述第二保护区域(201)之间设置有屏蔽区域(400)。4.根据权利要求3所述的光电子半导体器件(1)，其中所述屏蔽区域(400)与所述第二注入区域(200)相比具有更低份额的铝。5.根据权利要求3或4所述的光电子半导体器件(1)，其中所述屏蔽区域(400)具有根据式(InGa1‑
x
Al
x
)
0.49
P
0.51
的成分，其中适用0.5≤x≤0.9，优选适用0.6≤x≤0.8，和特别优选适用x＝0.6。6.根据权利要求3至5中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中所述屏蔽区域(400)与所述第二注入区域(200)相比具有更低的表面复合速度。7.根据权利要求3至6中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中所述屏蔽区域(400)中的掺杂剂浓度为所述第一保护区域(101)中的掺杂剂浓度至少2倍，优选至少4倍高。8.根据权利要求3至7中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中所述第一保护区域(101)在所述屏蔽区域(400)内终止。9.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中所述第一保护区域(101)设置在核心区域(500)之外。10.根据权利要求1和2中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中所述第二保护区域(201)中的掺杂剂浓度为所述第一保护区域(101)中的掺杂剂浓度至少2倍，优选至少4倍高。
11.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体器件(1)，其中所述第一注入区域(100)和所述第二注入区域(200)分别基于如下材料，该材料具有根据式(InGa1‑
x
Al
x
)
0.49
P
0.51
的成分，其中适用x＝1。12....

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡，
申请(专利权)人：艾迈斯欧司朗国际有限责任公司，
类型：发明
国别省市：