TWI270942B - Method for the production of a region with reduced conductivity inside a semiconductor-layer and optoelectronic semiconductor-component - Google Patents

Description

1270942 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ' 本專利申請案主張德國專利申請案102004026231.4-33 . 之優先權，其已揭示的內容於此作爲參考。 本發明涉及一種依據申請專利範圍第1項前言之導電性 111 - V半導體層之製造方法以及一種依據申請專利範圍第 1 6或1 7項前言之光電半導體組件。 光電半導體組件（特別是電致發光二極體或半導體雷射裝 • 置）中，通常期望適當地藉由半導體層之各別的部份區域使 流經半導體本體之電流轉向，以提高該組件的效率。 例如，在發出輻射用的光電組件中電流不會注入至電性 連接接觸區（連接墊）之下方，此乃因活性區之位於該連接接 觸區下方之區域中所產生的電磁輻射之佔有大比例的成份 已在該連接接觸區之內部中被吸收，且因此不會由該組件 中發出。 此外’通常亦期望光電半導體組件之由電流所流過的面 B 積被限制在半導體晶片之一部份區域上，以便在該部份區 域中達成一種高的電荷載體密度且因此使光電組件達成一 種較短的切換時間。 【先前技術】 使經由半導體組件之電流路徑受到影響所用的習知方法 是使電性連接接觸區下方墊上一種隔離層，使質子植入半 r -— 導體層之一部份區域中或使磊晶製成的A1 As層被選擇性地 氧化’以便以此種方式製成電流限制用的阻隔件。 、----------〜 Ϊ270942 在具有高的橫向導電性之半導體材料中，電性連接接觸 區下方墊上一種隔離層時的有效性當然只限制在表面附近 、 之區域上，此乃因半導體材料本身之導電性不會因此而受 _ 影響。反之，利用先前之質子植入法或AlAs層被選擇性地 氧化，則可使半導體層之各別的部份區域之導電性改變。 當然，這些方法在技術上較昂貴。： 【發明內容】 本發明的目的是提供一種方法，藉此能以較少的耗費而 • 在導電性的ΠΙ-ν气導體層內部中產生一種導電性已下降 的區域，本發明另提供一種有利的光電組件，其具有上述 之III-V半導體層。 上述目的以申請專利範圍第1項的方法或申請專利範圍 第1 6或1 7項的光電半導體組件來達成。本發明有利的其 它形式描述在申請專利範ji各附屬項中。 在導電性的III-V半掌體層內部中製成至少一種導電性 已下降的區域所用的方法中，依據本發明須在半導體層之 I 區域上施加一種ZnO層且隨後進行退火。藉由本方法因此 可有利地在III-V半導體層內部中產生一種區域，此區域中 之導電性相對於III-V半導體層之與導電性已下降的區域 ' 相鄰的區域而言已下降。例如，111 - V半導體層具有導電率 ' σ!，且在導電性的ΠΙ-ν半導體層內部中產生一種區域，其 具有一較還小的導電率σ2，則〇2<σι。 Ζ η 0層較佳是在溫度小於1 5 0 °C (較佳是在2 5 °C (含）和1 2 0 °C (含）之間）時沈積在-半導體材料上。ZnO層可有利 1270942 地藉由濺鍍法施加而成。隨後所進行的退火較佳是在溫度 3 〇 0 °C和5 0 0 °C之間進行。 ' 爲了界定上述的區域（其中半導體層的導電性應下降），則 . 例如可藉由微影術或一種剝離（Lift-Off)技術使ZnO層被結 構化。爲了改良ZnO層之導電性，則ΖηΟ層可以鋁來摻雜， 較佳是以濃度至多3%之鋁來摻雜。 本發明以下述的認知爲基準：III-V半導體層之導電性（特 別是橫向導電性）可藉由施加一種ZnO層且隨後以退火過程 • 而適當地受到影響。特別是已證實：III-V半導體層之導電 性之下降是與溫度有很大的關係，其中III-V半導體層中已 施力□ ZnO層。在沈積溫度小於150°c時，則例如可使III-V 半導體層之導電性下降至少2倍，較佳是下降至少5倍且 特別是可下降至少倍。另一方面，III-V半導體層之導 電性在溫度大於15〇°C時（例如，在2 5 0 °C時）可藉由施加ZnO 層且隨後進行退火而受到較小的影響，較佳是甚至只微不 足道地受到影響。 B ZnO層可在退火之後去除或亦可保留在半導體層上且例 如在光電組件之內部中用作電流擴大層。 本發明的方法特別適用於ΙΠ-V半導體層，其含有半導體 ' 材料 InuyGaxAlyP，其中 Ogxgl，OSySl 且 0Sx + y$l ' 或Ali_xGaxAs，其中OSxSl。III-V半導體層較佳是p摻 雜者。 在本發明的一種較佳的方法中，III-V半導體層包含在一 種光電組件中，特別是包含在電致發光二極體中或包含在 1270942 半導體雷射裝置中。在一種特別優良的實施形式中，光電 組件包含一種輻射發射用的活性區且藉由導電性已下降的 ' 區域使流經活性區之一部份區域的電流下降。因此，導電 ^ 性已下降的區域可有利地配置在光電組件之電性連接接觸 區和活性區之間。 本發明之方法之另一種有利的形式是在半導體層之第一 區域上沈積第一 ZnO層且在在半導體層之第二區域上沈積 第二ZnO層，其中第二ZnO層之沈積溫度較第一 ZnO層之 ® 沈積溫度還高，以便在隨後的退火過程中使半導體層之第 二區域之導電性至少可下降成較第一區域之導電性還低。 較佳是在溫度大於150°C時（例如，在250°C時）施加第二ZnO 層。 此外，本發明的範圍中設有一種光電半導體組件，其含 有一種III-V半導體層，此III-V半導體層具有至少一以本 發明的方法所製成的導電性已下降的區域。 本發明之光電半導體組件之一種較佳的實施形式具有 B ιπ-ν半導體層，其在至少一第一區域中以Zn〇層覆蓋，其 中在以ZnO層覆蓋之第一區域中半導體本體之導電性小於 半導體層之橫向相鄰區域之導電性。 " 111 — V半導體層之第一區域之導電性較半導體層之橫向相 鄰區域之導電性至少小2倍，較佳是至少小5倍且特別好 的情況是至少小1 0倍。111 - v半導體層較佳是包含半導體 材料 iiM_x_yGaxAiyp，其中 0‘χ^1，且0 或Al^GaxAs，其中O^x^l中之一種。 1270942 在半導體層之第二區域上可沈積第二ZnO層，其中半導 體層之第二區域之導電性大於第一區域之導電性。 、 特別是第一 ZnO層和第二ZnO層係相鄰接且配置在光電 . 組件之III-V半導體層和連接接觸區之間。第一 Zn0層和第 二ZnO層因此以有利的方式共同形成一種電流擴大層。 光電半導體組件較佳是含有一種輻射發射用的活性區， 其中導電性已下降的區域配置在光電組件之電性連接接觸 區和活性區之間，以使注入至活性區之與連接接觸區相面 ® 對的區域中的電流減少。因此，該區域中所產生的輻射即 可減少且連接接觸區中的吸收率亦可有利地下降。 本發明以下將依據第1，2圖中之二種實施例來描述。 【實施方式】 相同或作用相同的元件在各圖中以相同的參考符號來表 不 ° 本發明光電組件在第1 a，1 b圖中所示的第一實施例在基 板2上包含至少一種p摻雜的111 - v半導體層3和至少一種 I η摻雜的半導體層5，此二層之間形成一種輻射發射用的活 性區4。只顯示於第1 b圖中的半導體層序列3，4，5在本 發明的範圍中可具有一種對電致發光二極體或半導體雷射 裝置而言是任意形式之一般實施形式。特別是亦可設有量 子層以作爲輻射發射用的活性區4。 在III-V半導體層3之部份區域8上施加一種第一 ZnO 層1 ’其在溫度25 t和120°C之間藉由濺鍍過程沈積而成。 在溫度3 0 0 °C和5 0 0 °C之間藉由第一 ZnO層1沈積之後所進 1270942 行的退火過程而在II Ι-ν半導體層3內部中產生一種導電性 已下降的區域8。 、 第二ZnO層6在橫向中鄰接於第一 ZnO層1，相對於第 . 一 ZnO層1而言，第二ZnO層6是在大於150°C (例如，大 約2 5 0 °C )時的較高的沈積溫度中施加而成。 第一 ZnO層1和第二ZnO層6之施加過程例如可以下述 方式來進行：首先，在III-V半導體層3之整面上施加第二 ZnO層6，且隨後以第一遮罩層來覆蓋，第一遮罩層在一種 • 爲第一 ZnO層所設置的部份區域中含有一種開口。第二ZnO 層6在此部份區域中例如以一種蝕刻方法而被去除且隨後 在一種小於1 5 0 °C之沈積溫度中施加第一 ZnO層1。然後， 施加第一連接接觸區7。由第二ZnO層6之以遮罩層覆蓋 的區域中使第一 ZnO層1-和該連接接觸區7之在該區域中 所沈積的材料都與遮罩層一起被去除（剝離（Lift-Off)技 術）。然後，在溫度3 00 °C和5 0 (TC之間進行退火，以便在第 一 ZnO層1之內部中產生一導電性已下降的區域8。 B 藉由此一導電性已下降的區域8，則電流可有利地在活性 區4之未與該連接接觸區7相面對的區域中由第一 ZnO層 1上的電性連接接觸區7導引至第二連接接觸區9，其例如 配置在基板2之迷離該活性區4之背面上。電流由連接接 觸區7至半導體層內部3中的活性區4所經過的較佳路徑 在第1 b圖中以箭頭1 0來表示。此種形式的電流路徑1 0之 優點是：由光電組件所發射的輻射中只有一小部份會產生 在活性區4之與該連接接觸區7相面對的區域中。因此， -10- 1270942 該連接接觸區7中的吸收損耗較低。 本實施例中第一 Zn0層1和第二ZnO層6相鄰接且共同 ' 形成一種電流擴大層。各z n 0層1，6可有利地以鋁來摻雜 . 至3 %。由於Ζ η 0層1，6之良好的橫向導電性（其亦可在退 火步驟中保持著），則電流可由連接接觸區7經由第一 ZnO 層1和第二ZnO層6而注入至III-V半導體層3之導電性未 下降-或只稍微下降之區域中。 本發明之光電組件之在第2a，2b圖中所示的第二實施例 Φ 不同於第1圖之處是：電流不是經由第二ZnO層6而施加 至半導體層3中而是經由一種以結構化的形式施加至半導 體層3上的接觸層1 1來達成。此接觸層1 1較佳是一種金 屬層，其適合用來在半導體層3上形成一種歐姆接觸區且 特別是可含有金，鋅（Zn)或這些材料的化合物。 由第2 a圖可知，接觸層1 1被結構化成其在俯視圖中所 描繪的正方形輪廓。另一方式是該接觸層1 1亦可具有另一 種結構形式。該接觸層1 1經由連接條1 2而與配置在中央 B 的連接接觸區7相連接。 由第2b，2c圖所示的橫切面可知，就像第一實施例一樣， 該連接接觸區7配置在第一 ZnO層1上，第一 ZnO層1依 ' 據前述的方法而施加在III-V半導體層3上且退火以使其下 方區域之導電性下降。本實施例中與該連接接觸區7相面 對的區域8中該III-V半導體層3之導電性因此會下降，使 電流經由接觸層1 1而優先進入活性區4之未與該連接接觸 區7相面對的區域中。由光電組件所發出的輻射之在該連 -11- 1270942 接接觸區7中的吸收率於是可下降且因此可使該組件的效 率提高。 本發明不限於上述依據實施例所作的描述。反之，本發 明包含其每一新的特徵和各特徵的每一種組合，其特別包 含各申請專利範圍中各特徵的每一種組合，當該特徵或該 組合本身未明顯地顯示在各申請專利範圍中或各實施例中 時亦同。 【圖式簡單說明】 第1 a圖本發明之第一實施例之光電組件之俯視圖。 第1 b圖係沿著本發明第1 a圖中所示之實施例之線AB 之橫切面之圖解。 第2 a圖本發明之第二實施例之光電組件之俯視圖。 第2 b圖係沿著本發明第2 a圖中所示之實施例之線C D 之橫切面之圖解。 第2c圖係沿著本發明第2a圖中所示之實施例之線EF 之橫切面之圖解。 【主要元件符號說明】 1 第一 ZnO層 2 基板 3 p摻雜的111 - V半導體層 4 活性層 5 η摻雜的III-V半導體層 6 第二ZnO層 7 第一連接接觸區 Ϊ270942 8 導 電 性 已 下 降 的區域 9 第 二 連 接 接 觸 區 10 冃U 頭 11 接 觸 層 12 連 接 條

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Claims (1)

1. Ί270942 第94 1 1 607 1號「半導體層內部中之域之製 造方法及光電半導體組件」專利案 (2006年8月修正） 十、申請專利範圍： 1. 一種導電性之III-V半導體層（3)內部中導電性已下降之區 域（8)之製造方法，其特徵爲：在半導體層（3)之區域（8)上 施加一種Zn〇層（1)且隨後進行退火。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中Zn〇層（1)在小於150 ® °C之溫度中，較佳是在25 °C (含）和120°C (含）之間，沈積 在III-V半導體層（3)上。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中ZnO層（1)之沈積是 藉由濺鍍來達成。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中Zn〇層（1)在退火之 前被結構化。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中該退火過程是在3 00 ^ °C至500°C之溫度中進行。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中Zn〇層（1)以鋁來摻 雜，其摻雜濃度較佳是小於或等於3 %。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中III-V半導體層（3)包 s Ini-x-yGaxAlyP ’ 其中 0$xSl，0SySl 且 〇Sx + ySl 或 A1 卜xGaxAs，其中 〇 ^ X $ 1。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中III-V半導體層（3)是 P摻雜者。 9.如申請專利範圍第1項之方法，其中III-V半導體層（3)之 .1270942 區域（8)之導電性下降至少2倍，較佳是下降至少5倍，特 別好的情況是下降至少1 0倍。 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中III-V半導體層（3)包 . 含在光電組件中，特別是包含在電致發光二極體中或半導 體雷射裝置中。 11. 如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中光電組件包含一種 輻射發射用的活性區（4)且藉由導電性已下降的區域（8)使 流經該活性區（4)之部份區域中的電流下降。 I 12.如申請專利範圍第1 1項之方法，其中導電性已下降的區 域（8)配置在光電組件之電性連接接觸區（7)和活性區（4)之 間。 13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中ZnO層（1)在退火之 後去除。 14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中第一 Zn〇層（1)沈積 在半導體層（3)之第一區域上，且第二ZnO層（6)沈積在半 0 導體層（3)之第二區域上，其中第二Zn〇層（6)之沈積溫度 較第一 Zn〇層（1)之沈積溫度還高，使得在退火時半導體 層（3)之第二區域之導電性下降的程度至少較半導體層（3) 之第一區域之導電性下降的程度還小。 ' 15.如申請專利範圍第14項之方法，其中第二ZnO層（6)在溫 度大於150°C時（較佳是在250°C時）沈積而成。 16.—種具有III-V半導體層（3)之光電半導體組件，其包括如 申請專利範圍第1至1 5項中任一項之方法所製成的導電 性已下降的區域（8)，而該導電性已下降的區域（8)係配置 1270942 於活性區（4)與連接接觸區（7)之間，其可使注入至活性區 (4)與該連接接觸區（7)相面對區域中之電流減少。 17. —種具有III-V半導體層（3)之光電半導體組件，該半導體 層（3)在至少一第一區域（8)中以一種Zn〇層（1)來覆蓋，其 特徵爲：半導體層（3)在由Zn〇層（1)所覆蓋的第一區域（8) 中之導電性小於III-V半導體層（3)之橫向相鄰之區域中之 導電性。 18. 如申請專利範圍第17項之光電半導體組件，其中III-V半 B 導體層（3)之第一區域（8)之導電性較III-V半導體層（3)之 橫向相鄰之區域中之導電性至少小2倍，較佳是至少小5 倍，且特別好的情況是至少小1 0倍。 19·如申請專利範圍第17項之光電半導體組件，其中Zn〇層 (1)以鋁來摻雜，其摻雜濃度較佳是小於或等於3%。 20·如申請專利範圍第17項之光電半導體組件，其中in-V半 導體層（3)包含 In!.x.yGaxAlyP，其中 1，1 且 〇 Sx + ygl 或 AlhGhAs，其中 0Sx‘l。 » 2 1 .如申請專利範圍第1 7項之光電半導體組件，其中第二Zn〇 層（6)沈積在半導體層（3)之第二區域上且半導體層（3)之 第二區域之導電性大於第一區域（8)之導電性。 ' 22.如申請專利範圍第21項之光電半導體組件，其中第一 Zn〇 層（1)和第二Zn〇層（6)係相鄰接且配置在III-V半導體層 (3)和光電組件之連接接觸區（7)之間。 23·如申請專利範圍第22項之光電半導體組件，其中第一 Zn〇 層（1)和第二ZnO層（6)共同形成一種電流擴大層。 1270942 24 .如申請專利範圍第1 7或2 1項之光電半導體組件，其中包 含一輻射發射用的活性區（4)且導電性已下降的區域（8)配 置在光電組件之電性連接接觸區（7)和活性區（4)之間。 .12709*1,0451 TWN 1/2 鮮《月〉日修(¾正本

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