CN105229805A - 光电子器件以及用于制造光电子器件的方法 - Google Patents
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Abstract
用于制造光电子器件的方法包括以下步骤：提供具有表面的半导体晶体；将具有电介质的第一层施加到表面上；在第一层上施加以及结构化光刻胶层，其中光刻胶层被结构化，使得光刻胶层具有开口；部分地溶解掉第一层，以便暴露表面的横向区域；在表面的横向区域中施加具有第一金属的接触面；移除光刻胶层；施加第二层，所述第二层具有光学透明的、导电的材料；以及施加具有第二金属的第三层。
Description
技术领域
本发明涉及根据专利权利要求1的用于制造光电子器件的方法以及根据专利权利要求5的光电子器件。
背景技术
在具有半导体晶体的光电子器件的情况下需要可再现地构造具有最优的接触大小的用于电接触的接触面。例如在发光二极管器件的情况下需要可再现地制造被最优地确定尺寸的接触面，以便实现低的正向电压和高的光输出。
为了以薄膜技术制造发光二极管芯片（LED芯片），在现有技术中已知以下方法，在该方法中在第一光刻方法步骤中安置由金属构成的接触面。在第二方法步骤中施加反射电介质的覆盖接触面的层。借助于光刻方法，紧接着该反射电介质在接触面的区域中被打开。之后沉积反射金属，所述反射金属同时用于电接触该接触面。由于在光刻过程步骤期间的校准容差在该方法中发生接触面的有效大小的散射。
发明内容
本发明的任务在于说明一种用于制造光电子器件的方法。该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。本发明的另一任务在于提供一种光电子器件。该任务通过具有权利要求5的特征的光电子器件来解决。在从属权利要求中说明了不同的改进方案。
用于制造光电子器件的方法包括以下步骤：提供具有表面的半导体晶体；将具有电介质的第一层施加到表面上；在第一层上施加并结构化光刻胶层，其中光刻胶层被结构化，使得光刻胶层具有开口；部分地溶解掉第一层，以便暴露表面的横向区域；在表面的横向区域中施加具有第一金属的接触面；移除光刻胶层；施加第二层，所述第二层具有光学透明的、导电的材料；以及施加具有第二金属的第三层。有利地，通过该方法利用具有接触面的半导体晶体来制造光电子器件，该接触面的大小可以通过光刻胶层中的开口的大小来确定。这有利地使得能够以高的精度和可再现性来确定接触面的大小。接触面有利地以接触面的整个大小用于电接触半导体晶体，由此不需要比所需的更大地构造用于补偿容差的接触面。由此可以有利地最小化在半导体晶体中产生的光在接触面处的吸收，由此根据该方法制造的光电子器件可以具有更高的光输出。该方法的另一优点在于仅需要一个光刻过程步骤，由此能够低成本地执行该方法。
在该方法的一种实施方式中，光刻胶层具有正性抗蚀剂。有利地，为了结构化光刻胶层，于是仅如下区域必须被曝光，在该区域中应当产生开口。
在该方法的一种实施方式中，部分地溶解掉第一层通过湿化学蚀刻来进行。有利地，所述方法由此能够简单地以及低成本地执行。
在该方法的一种实施方式中，光刻胶层在溶解掉第一层期间部分地被欠蚀刻。通过部分地欠蚀刻有利地确保：所产生的接触面的大小以高精度与结构化的光刻胶层中的开口的大小相对应。
光电子器件包括具有表面的半导体晶体，该表面具有第一横向区域、第二横向区域和第三横向区域。在此，在第一横向区域中在表面上布置有具有第一金属的接触面。在第三横向区域中在表面上布置有具有电介质的第一层。在接触面、第一层和表面的第二横向区域上布置有第二层，该第二层具有光学透明的、导电的材料。在此，在第二层上布置有具有第二金属的第三层。有利地，在该光电子器件中接触面的整个面用于电接触半导体晶体，由此可以构造具有小的尺寸的接触面。由此，接触面处的光吸收有利地被减少，由此可以提高光电子器件的光输出。优点在于：第二横向区域中的光吸收比第一横向区域中接触面处的光吸收显著更少。由此，不仅光电子器件的正向电压而且光电子器件的光输出几乎与第二横向区域的大小无关。这使得能够简单地以及低成本地制造光电子器件。另一优点可能在于：第二层用作第一层和第三层之间的增附剂。
在光电子器件的一种实施方式中，第二层和半导体晶体之间的比接触电阻比接触面和半导体晶体之间的比接触电阻大至少一个数量级。有利地，第二层由此以比接触面显著更小的程度电连接到半导体晶体上。这导致光电子器件的正向电压仅由接触面决定。有利地由此得出正向电压的高的可再现性。
在光电子器件的一种实施方式中，第二横向区域至少逐段环形地包围第一横向区域。有利地，第二横向区域由此形成光电子器件的接触面和第一层之间的安全距离。这使得能够制造具有可再现的大小的接触面。
在光电子器件的一种实施方式中，第三横向区域至少逐段环形地包围第二横向区域。有利地，接触面由此布置在第一层的开口中并且与第一层相间隔，由此能够制造具有可良好再现的大小的接触面。
在光电子器件的一种实施方式中，光学透明、导电的材料是透明的导电的氧化物。有利地，透明的、导电的氧化物具有低的光学吸收能力并且以高的接触电阻电连接到半导体晶体上。尽管如此，在此透明的、导电的氧化物有利地适用于电接触接触面。
在光电子器件的一种实施方式中，第一金属和/或第二金属是金或银。有利地，这些金属具有有益的光学以及电学特性。
在光电子器件的一种实施方式中，电介质具有SiO2。由此有利地提高第三层的反射能力。
附图说明
本发明的上面所描述的特性、特征和优点以及如何实现这些特性、特征和优点的方式和方法结合下面的对实施例的描述变得更清楚以及更明显地易懂，所述实施例结合附图来更详细地阐述。在此分别以示意图：
图1示出用于制造光电子器件的半导体晶体；
图2示出具有所施加的第一层的半导体晶体；
图3示出第一层，该第一层具有布置在其上的、结构化的光刻胶层；
图4示出在第一层部分地溶解掉之后的第一层；
图5示出在施加金属层之后的半导体晶体、第一层和光刻胶层；
图6示出在分离光刻胶层之后的半导体晶体、第一层和接触面；
图7示出在施加第二层之后的未完成的光电子器件；
图8示出在施加第三层之后的未完成的光电子器件；以及
图9示出在施加第四层之后的光电子器件。
具体实施方式
图1示出半导体晶体100的强烈示意化的剖面图。半导体晶体100例如可以通过外延生长来制造。该半导体晶体具有表面110。
半导体晶体100被设置用于制造光电子器件，为此需要另外的随后阐述的处理步骤。所述光电子器件例如可以是发光二极管器件。
图2以示意性剖面图示出在时间上跟随在图1的图示之后的处理状态中的半导体晶体100。在半导体晶体100的表面110上布置有平面地构造的第一层200。第一层200具有用作反射电介质的电介质。第一层200例如可以具有二氧化硅（SiO2）。第一层200例如可以已经通过化学气相沉积施加到半导体晶体100的表面110上。
图3示出在时间上跟随在图2的图示之后的处理状态中的半导体晶体100的示意性剖面图。在第一层200的背向半导体晶体100的一侧上布置有光刻胶层300。光刻胶层300此外已被结构化，以便在光刻胶层300中产生开口310，通过该开口能到达第一层200。光刻胶层300中的开口310优选地具有圆盘形的横截面面积。但是开口310也可以具有另外的横截面形状。开口310在横向方向上具有开口直径311。
光刻胶层300可以具有正性抗蚀剂。在此情况下光刻胶层300的光刻胶在开口310的区域中被曝光。紧接着光刻胶层300的所曝光的部分被溶解掉。
图4以示意性剖面图示出在时间上跟随在图3的图示之后的处理状态中的半导体晶体100。布置在半导体晶体100的表面110上的第一层200已部分地被移除。优选地，第一层200的部分的移除通过湿化学蚀刻来进行。湿化学蚀刻介质在此已通过光刻胶层300中的开口310攻击第一层200。
通过部分地溶解掉第一层200，在第一层200中形成了通过光刻胶层300中的开口310能到达的开口210，该开口210在所暴露的横向区域120中暴露半导体晶体100的表面110。在覆盖区域111中半导体晶体100的表面110也在溶解掉第一层200的部分之后继续被第一层200覆盖。半导体晶体100的表面110的通过第一层200中的开口210所暴露的横向区域120具有所暴露的直径123。所暴露的直径123优选地比光刻胶层300中的开口310的开口直径311大。在垂直于半导体晶体100的表面110的投影中，光刻胶层300中的开口310的中点和半导体晶体100的表面110的具有所暴露的直径123的所暴露的横向区域120的中点优选地大致彼此重叠。
因为第一层200中的开口210的直径在横向方向上大于光刻胶层300中的开口310的开口直径311，所以在光刻胶层300下形成了欠蚀刻部（Unterätzung）220。光刻胶层300在部分地溶解掉第一层200期间因此已部分地被欠蚀刻。
图5以示意性剖面图示出在时间上跟随在图4的图示之后的处理状态中的半导体晶体100。从光刻胶层300的一侧已沉积了金属层400。金属层400已被布置在光刻胶层300的背向第一层200的一侧上。通过光刻胶层300中的开口310，金属层400的材料此外到达了半导体晶体100的表面110的所暴露的横向区域120并且在那里已形成接触面410。接触面410在接触区域121中覆盖半导体晶体100的表面110的所暴露的横向区域120。接触区域121大致居中地布置在半导体晶体100的表面110的所暴露的横向区域中120中并且在外部被所暴露的横向区域120的环形的或者至少逐段环形的容差区域122围绕。所暴露的横向区域120的容差区域122在外部环形地或至少逐段环形地被半导体晶体100的表面110的覆盖区域111包围。
接触面410在横向方向上具有接触直径124，该接触直径比所暴露的直径123小。接触面410的接触直径124大致对应于光刻胶层300中的开口310的开口直径311。光刻胶层300中的开口310的开口直径311因此确定接触面410的接触直径124。
金属层400具有导电材料。金属层400例如可以具有金或银。金属层400也可以包括诸如铂、钛或铬的增附剂，所述增附剂在施加剩余的金属层400之前被施加，以便改进金属层400的附着。
由金属层400形成的接触面410良好地电连接到半导体晶体100上。接触面410和半导体晶体100之间的比接触电阻优选地是低的。
通过欠蚀刻220光刻胶层300确保了：金属层400的布置在光刻胶层300上的部分不与金属层400的形成接触面410的部分连接。这使得能够根据剥离方法（Lift-off方法）剥离金属层400的布置在光刻胶层300上的部分。
图6以示意性剖面图示出在时间上跟随在图5的图示之后的处理状态中的半导体晶体100。光刻胶层300与金属层400的布置在光刻胶层300上的部分一起被移除了。在半导体晶体100的表面110上因此剩下具有开口210的第一层200和布置在半导体晶体100的表面110的所暴露的横向区域120的接触区域121中的接触面410。
图7以示意性剖面图示出在时间上跟随在图6的图示之后的处理状态中的半导体晶体100。在半导体晶体100的表面110、接触面410和第一层200上已布置了第二层500。第二层500覆盖第一层200的背向半导体晶体110的一侧、半导体晶体100的表面110的所暴露的横向区域120的容差区域122、接触面410以及优选地也覆盖第一层200中的开口210的壁。
第二层500具有透明的、导电的材料。第二层500例如可以具有透明的、导电的氧化物，诸如被掺杂的氧化锌、氧化铟锌或氧化铟锡。该透明的、导电的材料在如下电磁波长范围中是透明的，该电磁波长范围包括由光电子器件发射的电磁辐射的波长，所述光电子器件由半导体晶体100来制造。该透明的、导电的材料例如可以具有每厘米1000的吸收系数。
第二层500的材料在半导体晶体100的表面110的容差区域122中几乎不电连接到半导体晶体100上。优选地，第二层500和半导体晶体100之间的比接触电阻是非常高的。第二层500和半导体晶体100之间的比接触电阻比接触面410和半导体晶体100之间的比接触电阻高至少一个数量级。在接触面410和第二层500之间存在良好地导电的连接。
图8以示意图示出在时间上跟随在图7的图示之后的处理状态中的半导体晶体100。在第二层500上施加了第三层600。第三层600用作反射层并且优选地具有金属。第三层600例如可以具有金或银。布置在第一层200和第三层600之间的第二层500可以用作第三层600的增附剂。
第三层600通过第二层500与接触面410导电连接。第三层600可以用于将到由半导体晶体100制造的光电子器件中的接触面410的电接触向外引导。
图9以示意性剖面图示出在时间上跟随在图8的图示之后的处理状态中的半导体晶体100。在图9中所示出的处理状态中半导体晶体100是很大程度上完成的光电子器件10的部分。光电子器件10例如可以是发光二极管器件。于是，半导体晶体100是LED芯片。
在第三层600上施加了第四层700。第四层700可以用作到光电子器件10的载体或衬底的连接层。
光电子器件10可以通过第三层600和接触面410以及位于中间的第二层500来电接触。接触面410具有接触直径124，该接触直径通过光刻胶层300的开口310的开口直径311来确定，所述开口直径能够可再现地以高精度来调整。因此，根据图1至9所描述的方法允许以高精度可再现地构造接触面410的接触直径124。由此得出光电子器件10的正向电压的良好的可再现性。因为第二层500在半导体晶体100的表面110的所暴露的横向区域120的容差区域122中实际上不电连接到半导体晶体100上，正向电压几乎不受容差区域122的大小影响。在将开口210安置在第一层200中时所暴露的横向区域120的所暴露的直径123因此实际上完全不影响光电子器件10的正向电压。
在光电子器件10的运行中在半导体晶体100中产生例如可见光的电磁辐射。通过表面110离开半导体晶体100的电磁辐射通过第一层200和第三层600被反射回半导体晶体100中，以便提高光电子器件10的光输出。
在接触面410的区域中从半导体晶体100出射的电磁辐射通过第一表面110至少部分地被吸收。因为在构造接触面410时能够几乎不考虑校准容差，所以接触面410的接触直径124可以比较小地来选择，使得在接触面410处吸收的电磁辐射的份额总体上是低的。
在表面110的所暴露的横向区域120的容差区域122中从半导体晶体100出射的电磁辐射仅以比在接触面410的区域中显著更小的程度被吸收。即使表面110的所暴露的横向区域120的容差区域122中从半导体晶体100出射的电磁辐射也基本上在第三层600处被反射回半导体晶体100中。由此，光电子器件10的可实现的光输出很大程度上与容差区域122的大小无关并且因此也与所暴露的横向区域120的所暴露的直径123无关。
根据优选的实施例更详细地图解并且描述了本发明。尽管如此，本发明不限于所公开的示例。更确切地说，可以由本领域技术人员从中导出其它的变型方案，而不离开本发明的保护范围。
本专利申请要求德国专利申请102013104953.2的优先权，该德国专利申请的公开内容特此通过引用被接纳。
Claims (11)
1.用于制造光电子器件（10）的方法，
具有以下步骤：
- 提供具有表面（110）的半导体晶体（100）；
- 将具有电介质的第一层（200）施加到所述表面（110）上；
- 在所述第一层（200）上施加以及结构化光刻胶层（300），其中所述光刻胶层（300）被结构化，使得所述光刻胶层具有开口（310）；
- 部分地溶解掉所述第一层，以便暴露所述表面（110）的横向区域（120）；
- 在所述表面（110）的横向区域（120、121）中施加具有第一金属的接触面（400）；
- 移除所述光刻胶层（300）；
- 施加第二层（500），所述第二层具有光学透明的、导电的材料；
- 施加具有第二金属的第三层（600）。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中所述光刻胶层（300）具有正性抗蚀剂。
3.根据前述权利要求之一所述的方法，
其中部分地溶解掉所述第一层（200）通过湿化学蚀刻来进行。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中所述光刻胶层（300）在溶解掉所述第一层（200）期间被部分地欠蚀刻。
5.光电子器件（10），
具有带有表面（110）的半导体晶体（100），所述表面具有第一横向区域（121）、第二横向区域（122）和第三横向区域（111），
其中在所述第一横向区域（121）中在所述表面（110）上布置有具有第一金属的接触面（400），
其中在所述第三横向区域（111）中在所述表面（110）上布置有具有电介质的第一层（200），
其中在所述接触面（400）、所述第一层（200）和所述表面（110）的第二横向区域（122）上布置有第二层（500），所述第二层具有光学透明的、导电的材料，
其中在所述第二层（500）上布置有具有第二金属的第三层（600）。
6.根据权利要求5所述的光电子器件（10），
其中在所述第二层（500）和所述半导体晶体(100)之间的比接触电阻比在所述接触面（400）和所述半导体晶体（100）之间的比接触电阻大至少一个数量级。
7.根据权利要求5和6之一所述的光电子器件（10），
其中所述第二横向区域（122）至少逐段环形地包围所述第一横向区域（121）。
8.根据权利要求5至7之一所述的光电子器件（10），
其中所述第三横向区域（111）至少逐段环形地包围所述第二横向区域（122）。
9.根据权利要求5至8之一所述的光电子器件（10），
其中所述光学透明的、导电的材料是透明的、导电的氧化物。
10.根据权利要求5至9之一所述的光电子器件（10），
其中所述第一金属和/或所述第二金属是金或银。
11.根据权利要求5至10之一所述的光电子器件（10），
其中所述电介质具有SiO2。
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