光电子半导体本体和用于制造光电子半导体本体的方法技术

本发明专利技术涉及一种光电子半导体本体，其具有基于氮化物化合物半导体的外延半导体层序列（２）。该半导体层序列具有：缓冲层（２１），其在名义上未掺杂或者至少部分ｎ导电掺杂；有源区（２４），其适于发射或者接收电磁辐射；以及设置在缓冲层和有源区之间的接触层（２２），该接触层被ｎ导电掺杂。在接触层中的ｎ掺杂材料浓度大于在缓冲层中的ｎ掺杂材料浓度。在半导体层序列中包含凹处（３），该凹处穿过缓冲层延伸，并且电接触材料设置在该凹处中并且与接触层邻接。此外，还提出了一种方法，其适于制造这种半导体本体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求德国专利申请10 2007 057 756. 9的优先权，其公开内容通过引用结合于此。本申请涉及一种光电子半导体本体，其具有基于氮化物化合物半导体的外延的半 导体层序列。该半导体层序列设置有电接触材料，使得该材料与半导体层序列的n导电掺 杂的外延半导体层邻接。本申请还涉及一种用于制造这种光电子半导体本体的方法。在US 2007/0012944 A1中公开了一种开头所述类型的光电子半导体本体。所描 述的半导体本体例如具有n导电掺杂的由GaN构成的外延层，其形成了半导体本体的外部 的主面，该主面背离于P导电掺杂的外延层。在n导电掺杂的外延半导体层的主面上设置 有金属接合垫形式的电接触材料。在外延半导体层序列的与主面对置的侧上，另一电接触 材料与P导电掺杂的外延半导体层邻接。一个任务是提出一种光电子半导体本体，其中在电接触材料和n导电掺杂的外延 半导体材料之间可以实现特别可靠的导电接触，其中该外延半导体材料基于氮化物化合物 半导体，其中该接触还应具有尽可能小的电阻。此外，要提出一种用于制造这种光电子半导 体本体的方法。本专利技术提出了一种光电子半导体本体，其带有外延半导体层序列，该半导体层序 列基于氮化物化合物半导体。半导体层序列具有外延缓冲层、有源区和设置在缓冲层和有 源区之间的外延接触层。在一个实施形式中，尤其是缓冲层和接触层基于氮化物化合物半 导体。基于氮化物化合物半导体意味着半导体层序列具有至少一个层并优选具有多个 层，所述层具有氮化物化合物半导体的一种材料或多种材料。氮化物化合物半导体是包含 氮的化合物半导体材料，如来自InxAlyGai_x_yN(其中0彡x彡1，0彡y彡1且x+y彡1)系的 材料。在此，该材料并非一定必须具有根据上式的数学上精确的组分。更确切地说，其可以 具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分，它们基本上不改变该材料的物理特性。然 而出于简化原因，上式仅仅包含了晶格的主要组成成分(Al，Ga，In，N)，即使它们可以部分 通过其他物质代替或者由其他物质补充。在一个实施形式中，缓冲层具有GaN。附加地或者可替选地，接触层具有GaN。这 意味着在该层中分别包含Ga以及N作为材料的主要组成部分。然而这些层的材料并非一 定是二元半导体材料，而也可以是三元或者四元半导体材料。具有GaN的材料在本申请的 意义下尤其是也可以是AlGaN、InGaN或者AlInGaN。在一个有利的实施形式中，缓冲层以 及/或者接触层具有带有GaN的二元半导体材料。光电子半导体本体在半导体层序列中具有凹处，该凹处从半导体层序列的一侧穿 过缓冲层延伸。根据半导体本体的一个实施形式，凹处在接触层的区域中结束。在该凹处中设置有电接触材料，其在凹处中与接触层邻接。这提供了如下可能性 不是或者不仅仅是在接触材料和外延半导体层序列的外部的层之间构建接触，而是尤其在 电接触材料和被缓冲层覆盖的并且通过凹处部分露出的接触层之间构建接触。由此缓冲层 例如可以关于其晶体质量而被优化并且接触层关于其可接触性方面借助电接触材料来优化。电接触材料不是外延半导体层序列的半导体材料。在一个实施形式中，电接触材 料具有金属导电材料。在一个改进方案中，接触材料包含至少一种金属和/或至少一种透 明导电氧化物(TCO, transparent conductiveoxide) 0半导体本体的另一实施形式设计为，缓冲层具有比接触层更低的n掺杂材料浓 度。缓冲层尤其是名义上未掺杂或者仅仅部分名义上n导电掺杂。在一个扩展方案中，在 缓冲层内的最大n掺杂材料浓度为小于3 X 1018cm-3或者小于1 X 1018cnT3。在缓冲层内的最 大n掺杂材料浓度也可以有利地小于7X 1017cm_3或者小于5X 1017cm_3接触层中的n掺杂材料浓度在一个实施形式中为至少3X1018Cm_3、5X1018Cm_3、 7X1018cm_3或者lX1019cm_3。通常，在接触层中的尽可能高的n掺杂材料浓度是有利的。在另一实施形式中，缓冲层具有大于或等于0. 15 y m的厚度，优选0. 5 y m的厚度。 该厚度尤其是也可以大于0. 7 y m或者大于1 y m。在另一实施形式中，缓冲层的外表面具有如下平均粗糙度其大于凹处的底面的 平均粗糙度的两倍。有利地，外表面的平均粗糙度大于凹处的底面的平均粗糙度的5倍。附加地或者可替选地，缓冲层的外表面具有如下平均粗糙度其大于电接触材料 的与半导体层序列背离的面的平均粗糙度的2倍。有利地，外表面的平均粗糙度大于电接 触材料的与半导体层序列背离的面的平均粗糙度的5倍。在另一实施形式中，电接触材料与半导体本体的接合垫导电连接或者形成接合垫。在另一实施形式中，凹处伸入到接触层中。另一实施形式设计为半导体本体不含外延衬底。在另一实施形式中，在半导体层序列的与凹处对置的侧上设置有另一电接触材 料。本专利技术提出了一种用于制造光电子半导体本体的方法，其中提供基于氮化物化合 物半导体的外延半导体层序列。半导体层序列包含外延缓冲层、有源区和外延接触层。缓 冲层名义上未掺杂或者至少部分n导电掺杂。有源区适于发射或者接收电磁辐射。接触层 设置在缓冲层和有源区之间。在另一方法步骤中，构建通过缓冲层并且至少直至接触层的 凹处。电接触材料设置在凹处中，使得其与接触层邻接。在该方法的一个有利的实施形式中，在接触层中的n掺杂材料浓度大于缓冲层中 的n掺杂材料浓度。在另一实施形式中，凹处深入地构建使得其延伸到接触层中。在另一实施形式中，缓冲层的外表面被粗糙化。有利地，在将接触材料设置在凹处 中之后，将缓冲层的外表面粗糙化。光电子半导体本体的其他优点、优选的实施形式和改进方案从以下结合附图所阐 述的实施例中得到。其中附图说明图1示出了光电子半导体本体的一个实施例的示意性俯视图，图2示出了图1中所示的光电子半导体本体的示意性剖面图，图3示出了根据第二实施例的光电子半导体本体的示意性剖面图，图4示出了根据第三实施例的光电子半导体本体的示意性剖面图，图5至7示出了在根据第一实施例的方法的不同方法阶段期间的外延半导体层序 列的示意性剖面图，以及图8和9示出了在根据第二实施例的方法的不同方法阶段期间的外延半导体层堆 叠的示意性剖面图。在实施例和附图中，相同的或者作用相同的组成部分分别设置有相同的附图标 记。所示的组成部分以及组成部分彼此间的大小关系不能视为合乎比例的。更确切地说， 附图的一些细节为了更好的理解而被夸大地示出。在图1中所示的光电子半导体本体1的俯视图中，可以看到外延半导体层堆叠的 缓冲层21以及接触材料4。在所示的实施例中，缓冲层21是半导体层堆叠的外部层，即其与 半导体层堆叠背离的主面在半导体层堆叠的两个主侧之一上形成半导体层堆叠的边界。层 的主面可以分别理解为两个彼此对置的面，这些面垂直于层的主延伸平面形成层的边界。 相应地，半导体层堆叠的主侧是通过半导体层堆叠的层的主面形成边界的两个侧。然而，缓冲层不必一定是外部的层。更确切地说，缓冲层例如可以至少部分被层堆 叠的另外的外延半导体层覆盖，该另外的外延半导体层例如形成在半导体层堆叠的主侧上 的外表面的主要部分。电接触材料4以框架形式构建。在图1中，框架是封闭的，然而其也可能被中断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电子半导体本体，具有外延半导体层序列，该外延半导体层序列基于氮化物化合物半导体并且在该外延半导体层序列中包含外延缓冲层、有源区和外延接触层，其中缓冲层在名义上未掺杂或者至少部分ｎ导电掺杂，有源区适于发射或者接收电磁辐射，接触层设置在缓冲层和有源区之间并且被ｎ导电掺杂，在接触层中的ｎ掺杂材料浓度大于在缓冲层中的ｎ掺杂材料浓度，以及在半导体层序列中包含凹处，该凹处穿过缓冲层延伸，并且电接触材料设置在该凹处中并且与接触层邻接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-11-30 102007057756.9一种光电子半导体本体，具有外延半导体层序列，该外延半导体层序列基于氮化物化合物半导体并且在该外延半导体层序列中包含外延缓冲层、有源区和外延接触层，其中缓冲层在名义上未掺杂或者至少部分n导电掺杂，有源区适于发射或者接收电磁辐射，接触层设置在缓冲层和有源区之间并且被n导电掺杂，在接触层中的n掺杂材料浓度大于在缓冲层中的n掺杂材料浓度，以及在半导体层序列中包含凹处，该凹处穿过缓冲层延伸，并且电接触材料设置在该凹处中并且与接触层邻接。2.根据权利要求1所述的光电子半导体本体，其中缓冲层具有大于或者等于0.15um 的厚度。3.根据权利要求1所述的光电子半导体本体，其中缓冲层具有大于或者等于0.5 y m的厚度。4.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体本体，其中缓冲层的外表面具有大于凹 处底面的平均粗糙度2倍的平均粗糙度。5.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体本体，其中缓冲层的外表面的平均粗糙 度是凹处底面的平均粗糙度的至少5倍。6.根据上述权利要求之一所述的光电子半导体本体，其中电接触材料与半导体本体的 接合垫导电连接或者电接触材料形成接合垫。7.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉多韦斯，贝特霍尔德哈恩，乌尔里克策恩德，安德烈亚斯魏玛，
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：DE[德国]