CN105684169B - 包括发光二极管的光电器件及其制造方法 - Google Patents

包括发光二极管的光电器件及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105684169B
CN105684169B CN201480059521.2A CN201480059521A CN105684169B CN 105684169 B CN105684169 B CN 105684169B CN 201480059521 A CN201480059521 A CN 201480059521A CN 105684169 B CN105684169 B CN 105684169B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pad
conductive layer
photoelectric device
layer
light emitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480059521.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105684169A (zh
Inventor
克里斯多夫·布维尔
埃尔文·多内尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aledia
Original Assignee
Aledia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aledia filed Critical Aledia
Publication of CN105684169A publication Critical patent/CN105684169A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105684169B publication Critical patent/CN105684169B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H01L33/24—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate of the light emitting region, e.g. non-planar junction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02603—Nanowires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H01L27/156—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars two-dimensional arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0657—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body
    • H01L29/0665—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape of the body the shape of the body defining a nanostructure
    • H01L29/0669—Nanowires or nanotubes
    • H01L29/0676—Nanowires or nanotubes oriented perpendicular or at an angle to a substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/08—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a plurality of light emitting regions, e.g. laterally discontinuous light emitting layer or photoluminescent region integrated within the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • H01L33/18—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous within the light emitting region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
    • H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
    • H01L2933/005—Processes relating to semiconductor body packages relating to encapsulations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

本发明涉及光电器件(5)，包括：支撑件(10)，其具有第一表面(12)；第一发光二极管(DEL)的第一组件(A)，其包括每个位于第一接触柱(14)的第二表面(15)上的第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件(20)，每个第一接触柱此外还包括与所述第二表面相对的第三表面(17)；以及第一导电层(18；56)，其连接第一接触柱并且至少在每个第一接触柱的所述第二表面或所述第三表面的一部分上延伸，所述第一导电层和/或所述第一接触柱位于所述支撑物上。

Description

包括发光二极管的光电器件及其制造方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求法国专利申请FR13/59410的优先权，通过引用将其并入本文。
技术领域
本发明大体涉及基于半导体材料的光电器件和用于制造该光电器件的方法。本发明更具体地涉及包括由尤其是半导体微米线或纳米线的三维元件形成的发光二极管的光电器件。
背景技术
短语“具有发光二极管的光电器件”指代能够将电信号转换成电磁辐射的器件,并且尤其是专用于发出电磁辐射(尤其是光)的器件。能够形成发光二极管的三维元件的示例是包括基于化合物的半导体材料的微米线或纳米线，化合物主要包括至少一个组III元素和一个组V元素(例如氮化镓GaN)(在下文中被称为III-V化合物)，或者主要包括至少一个组II元素和一个组VI元素(例如氧化锌ZnO)(在下文中被称为II-VI化合物)。
多个光电器件的三维元件，尤其是半导体微米线或纳米线一般被形成在衬底的正面上。促进三维元件的生长的材料层(被称为种子层)可以置于衬底与三维元件之间。
可以从衬底的背面执行对电流到三维元件中的注入。然而，电流则应当穿过衬底的整个厚度。在例如由硅制成的半导体衬底的情况下，这可以导致由焦耳效应引起的重大损耗。还可能难以获得在各三维元件之间的电流的均匀分布。
可以通过种子层从衬底的正面执行对电流到三维元件中的注入。然而，为了促进具有期望晶体特性的三维元件的生长，种子层应当相对薄。这可以导致由焦耳效应引起的重大损耗以及难以提供在三维元件之间的电流的均匀分布。
发明内容
因此，实施例的目的在于至少部分地克服包括尤其是具有微米线或纳米线的发光二极管的前述光电器件的缺点。
实施例的另一目的在于减少由焦耳效应引起的对电流到发光二极管中的注入的损耗。
实施例的另一目的在于改善在发光二极管之间的电流分布的均匀性。
因此，实施例提供一种光电器件，其包括：
支撑物，其包括第一表面；
第一发光二极管的第一组件，其包括由第一材料制成的并且每个位于由与第一材料不同的第二材料制成的第一垫的第二表面上的第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件，每个第一垫还包括与第二表面相对的第三表面；以及
第一导电层，其连接第一垫并且至少在每个第一垫的第二表面或第三表面的一部分上延伸，第一导电层和/或第一垫位于支撑物上。
根据实施例，第一导电层由与第一材料不同和与第二材料不同的第三材料制成。
根据实施例，第一导电层由从包括合金的组中选择的材料制成，合金包括来自W、Ta、Re、Os、Mo、Nb、Pt、Pd、Cr、Zr、Hf、Cu、Co、Ni和Ti之中的过渡金属或多于一个过渡金属以及其硅化形式、氮化形式以及碳化形式。
根据实施例，第一导电层由从包括硅化物和能够形成硅化物的金属的组中选择的材料制成，硅化物和能够形成硅化物的金属尤其是Pt、PtSi、Ti、TiSi2、Co、CoSi2、CoSi、Co2Si、Ni、NiSi、NiSi2、W、WSi2、Mo、MoSi2、Ta和TaSi2。
根据实施例，第一导电层由从包括硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关的稳定硅化物金属的组中选择的材料制成，硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关的稳定硅化物的金属尤其是W、WSi2、Mo、MoSi2、Ta和TaSi2、Ti、TiSi2、Co、CoSi2、TiW和TiWSi。
根据实施例，第一导电层由从具有在10％内接近于硅或多晶硅(尤其是W、WSi2、TiW、TiWSi2)的热膨胀系数的热膨胀系数的材料之中选择的材料制成。
根据实施例，第一垫位于支撑物上，并且第一导电层在支撑物上延伸在第一垫之间并且覆盖每个第一垫的第二表面的一部分，第一导电层在每个第一半导体元件的位置处是开放的。
根据实施例，该器件还包括至少部分地覆盖第一导电层的第一绝缘层。
根据实施例，第一绝缘层延伸在第一半导体元件与第一导电层之间。
根据实施例，第一导电层与第一半导体元件接触。
根据实施例，支撑物包括半导体衬底和在衬底与第一导电层之间的绝缘区域。
根据实施例，第一导电层位于第一表面上，并且每个第一垫位于第三表面的一侧的第一导电层上。
根据实施例，第二绝缘层覆盖第一导电层和每个第一垫的一部分。
根据实施例，第一导电层的未覆盖有第一垫的部分在其表面处被氮化。
根据实施例，每个第一垫由从包括以下的组中选择的材料制成：元素周期表的第IV、V或VI列的过渡金属的氮化物、碳化物或硼化物或这些化合物的组合。
根据实施例，支撑物是掺杂的或未掺杂的半导体衬底，其中掺杂剂浓度小于或等于5*1016原子/cm3，该器件还包括从第一表面在衬底中延伸的掺杂半导体区域，其中掺杂剂浓度处于从5*1016原子/cm3到2*1020原子/cm3的范围中，所述区域与第一导电层接触。
根据实施例，该器件还包括：
第一电极，其连接到第一发光二极管；
第二发光二极管的第二组件，其包括每个位于第二垫的第四表面上的第二线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件，每个第二垫还包括与第四表面相对的第五表面；
第二导电层，其连接第二垫并且至少在每个第二垫的第四表面或第五表面的一部分上延伸，第二导电层和/或第二垫位于支撑物上；以及
第二电极，其连接到第二发光二极管并与第一导电层接触。
实施例还提供一种制造光电器件的方法，其包括以下步骤：
提供包括第一表面的支撑物；
形成包括第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件的第一发光二极管的第一组件，每个位于第一垫的第二表面上，每个第一垫还包括与第二表面相对的第三表面；以及
形成第一导电层，所述第一导电层连接第一垫并且至少在每个第一垫的第二表面或第三表面的一部分上延伸，第一导电层和/或第一垫位于支撑物上。
根据实施例，方法包括以下的连续步骤：
在支撑物上形成第一垫；
用第三导电层来覆盖第一垫和支撑物；
在第三导电层中形成第一开口以形成第一导电层，每个第一开口暴露第一垫中的一个的第一部分；
用第三绝缘层来覆盖第三导电层和第一暴露部分；
在第三绝缘层中形成第二开口，每个第二开口暴露第一垫中的一个的第二部分；以及
从第一垫的第二暴露部分来使第一半导体元件生长。
根据实施例，该方法包括以下的连续步骤：
在支撑物上形成第一垫；
用第四导电层来覆盖第一垫和支撑物；
用第四绝缘层来覆盖第四导电层；
在第四绝缘层中形成第三开口和延续第三开口的第四开口以形成第一导电层，每个第四开口暴露第一垫中的一个的第三部分；以及
从第一垫的第三暴露部分来使第一半导体元件生长。
根据实施例，该方法包括以下的连续步骤：
用第五导电层来覆盖支撑物；
在第五导电层上形成第一垫；
用第五绝缘层来覆盖第五导电层和第一垫；
在第五绝缘层中形成第五开口，每个第五开口暴露第一垫中的一个的第四部分；以及
从第一垫的第四暴露部分来使第一半导体元件生长。
附图说明
前述特征和优点和其他特征和优点将结合附图在下面的特定实施例的非限制性描述中详细讨论，在附图中：
图1A和图1B是包括微米线或纳米线的光电器件的实施例的部分简化横截面视图；
图2到图7是包括微米线或纳米线的光电器件的其他实施例的部分简化横截面视图；
图8A到图8D是以制造图1A和图1B中示出的光电器件的方法的另一实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图；
图9A到图9C是以制造图2中示出的光电器件的方法的另一实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图；
图10A到图10C是以制造图5中示出的光电器件的方法的另一实施例的连续步骤获得的结构的部分简化横截面视图。
具体实施方式
为清楚起见，在各个附图中利用相同的附图标记来指代相同的元件，并且另外，如在电子电路的表示中常见的，各个附图不一定是按比例绘制的。另外，仅仅示出并将描述对理解本说明书有用的那些元件。具体地，用于控制在下文中描述的光电器件的装置在本领域技术人员的能力内并且不再进行描述。
在下面的描述中，除非另行明确指示，术语“基本上”、“大约”和“约”意味着“在10％内”。另外，“主要由材料形成的化合物”或“基于材料的化合物”意味着化合物包括大于或等于95％的所述材料的比例，该比例优选大于99％。
本说明书涉及包括三维元件的光电器件，三维元件例如微米线、纳米线、截头圆锥形元件或尖椎形元件。在下面的描述中，描述了针对包括微米线或纳米线的光电器件的实施例。然而，这些实施例可以被实施用于除了微米线或纳米线以外的三维元件，例如金字塔形三维元件。
术语“微米线”或“纳米线”指代具有沿着优选方向的细长形状的三维结构，其具有被称为小尺寸的在从5nm到2.5μm的范围中的优选在从50nm到2.5μm的范围中的至少两个尺寸，以及被称为大尺寸的至少等于小尺寸的1倍、优选至少5倍并且更优选最大的甚至至少10倍的第三尺寸。在某些实施例中，小尺寸可以小于或等于大约1μm，优选在100nm到1μm的范围中，更优选在从100nm到300nm的范围中。在某些实施例中，每个微米线或纳米线的高度可以大于或等于500nm，优选在从1μm到50μm的范围中。
在下面的描述中，术语“线”用于意指“微米线或纳米线”。优选地，延伸通过在垂直于线的优选方向的平面中的横截面的重心的线的中值线路基本上形成直线并且在下文中被称为线的“轴”。
根据实施例，形成发光二极管的三维元件被形成在由促进三维元件的生长的材料制成的种子垫上。为了使发光二极管恰当偏置，可能在三维元件的位置处被穿孔的导电材料层被提供为与种子垫接触。种子垫可以被布置在导电层上，或者导电层可以部分地覆盖种子垫。在所有情况下，在每个种子垫的上表面或下表面与导电层之间至少存在部分重叠。
图1A和图1B是由例如先前描述的线形成的并且能够发射电磁辐射的光电器件5的实施例的部分简化横截面视图。
图1A示出一种结构，其从底部到顶部包括：
衬底10，包括上表面12，优选至少在发光二极管的水平处是平面的；
种子垫14，其促进线的增长并被布置在表面12上，每个种子垫14包括上壁14、侧壁16和下壁17，下壁17与上壁15相对并且位于衬底10上；
导电层18，其延伸在种子垫14之间并且部分地覆盖种子垫14的上壁15，导电层18包括开口19，每个开口暴露种子垫14中的一个的上壁15的一部分；
具有高度H1的线20(三个线被示出在图1A中)，每个线20与种子垫14中的一个的上表面15接触，每个线20包括具有高度H2的与种子垫14接触的下部分22和具有高度H3的延续下部分22的上部分24；
绝缘层26，其延伸在导电层18上并且延伸在每个线20的下部分22的侧面上；
外壳28，其包括覆盖每个上部分24的半导体层的堆叠；
层30，其形成覆盖每个外壳28的电极并且还延伸在绝缘层26上；
导电层32，其覆盖在线20之间的电极层30而不在线20上延伸；
包封层34，其覆盖光电器件的线20被形成在其中的部分；
导电材料的垫36，其延伸在导电层32上；以及
导电材料的垫38，其延伸在导电层18上。
光电器件5还可以包括荧光粉层(未示出)，其被提供在包封层34上或与其混杂。
由每个线20形成的组件、相关联的种子垫14和外壳28形成发光二极管DEL。二极管DEL的基极对应于种子垫14。发光二极管DEL并联连接并且形成发光二极管的组件A。组件A可以包括从几个发光二极管DEL到一千个发光二极管DEL。
衬底10可以对应于一片结构或者对应于覆盖由另一材料制成的支撑物的层。衬底例如是半导体衬底，例如由硅、锗、碳化硅、III-V化合物(例如GaN或GaAs)制成的衬底或者ZnO衬底。半导体衬底可以是掺杂的或未掺杂的。衬底10可以由绝缘材料制成，例如由蓝宝石、玻璃或陶瓷制成，衬底10由硅制成，尤其是由单晶体硅或多晶硅制成。
优选地，衬底10是未掺杂的或轻度掺杂的半导体衬底，其中掺杂剂浓度小于或等于5*1016原子/cm3，优选基本上等于1015原子/cm3。衬底10具有在从275μm到1500μm的范围中的优选725μm的厚度。衬底10可以对应于绝缘体上硅类型SOI的多层结构。
在硅衬底10的情况下，P型掺杂剂的示例是硼(B)或铟(In)，并且N型掺杂剂的示例是磷(P)、砷(As)或锑(Sb)。优选地，衬底10是P型掺杂硼的。
硅衬底10的表面12可以是<100>表面。
种子垫14(还被称为种子岛)由促进线20的增长的材料制成。作为示例，形成种子垫14的材料可以是来自元素周期表的列IV、V或VI的过渡金属的氮化物、碳化物或硼化物或者这些化合物的组合。作为示例，种子垫14可以由氮化铝(AlN)、硼(B)、氮化硼(BN)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、钽(Ta)、氮化钽(TaN)、铪(Hf)、氮化铪(HfN)、铌(Nb)、氮化铌(NbN)、锆(Zr)、锆硼酸(ZrB2)、硼化锆(ZrN)、碳化硅(SiC)、碳氮化钽(TaCN)、以MgxNy形式的氮化镁、或镁氮化镓(MgGaN)、钨(W)、氮化钨(WN)、或它们的组合制成，其中x大约等于3，并且y大约等于2，例如以Mg3N2形式的氮化镁。种子垫14可以掺杂有与衬底10相同的导电类型。
每个种子垫14的厚度处于从5nm到100nm的范围中，优选25nm。
形成导电层18的导电材料从过渡金属的组中选择，尤其是包括元素W、Ta、Re、Os、Mo、Nb、Pt、Pd、Cr、Zr、Hf、Cu、Co、Ni和Ti包括其硅化形式、氮化形式或碳化形式的材料和合金；优选地来自硅化物和能够形成硅化物的金属之中，硅化物和能够形成硅化物的金属尤其是Pt、PtSi、Ti、TiSi2、Co、CoSi2、CoSi、Co2Si、Ni、NiSi、NiSi2、W、WSi2、Mo、MoSi2、Ta和TaSi2；更优选地来自硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关的稳定硅化物的金属之中，硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关的稳定硅化物的金属尤其是W、WSi2、Mo、MoSi2、Ta和TaSi2、Ti、TiSi2、Co、CoSi2、TiW和TiWSi；进一步更优选地来自硅化物和能够形成具有在10％内等于硅或多晶硅(尤其是W、WSi2、TiW、TiWSi2)的热膨胀系数的热膨胀系数的硅化物的金属之中。有利地，材料可以被选择使得其形成与硅衬底接触的硅化物。例如，被沉积以形成导电层的材料可以是W、Ti、TiW、Co或Ni，其由于制造方法而部分地形成硅化物。因此，有利地改善机械接触和电气接触。
优选地，形成导电层的导电材料是钨(W)。导电材料的电阻率在300K处低于10μohm.cm。导电层18的厚度处于从50nm到1000nm的范围中，优选300nm。
存在于导电层18中的开口19的形状可以适于线20的期望横截面。作为示例，如图1B所示，开口19具有圆形形状。作为变型，开口19可以具有卵形或多边形形状，尤其是三角形、矩形、方形或六边形。图1B通过圆形形状的虚线示出种子垫14的轮廓。然而，种子垫14可以具有不同的形状，尤其是卵形或多边形形状，尤其是三角形、矩形、方形或六边形。
绝缘层26可以由介电材料制成，例如由氧化硅(SiO2)、氮化硅(SixNy，其中x大约等于3，并且y大约等于4，例如，Si3N4)、氮氧化硅(SiOxNy，其中x大约等于1/2，并且y大约等于1，例如，Si2ON2)、氧化铝(Al2O3)、二氧化铪(HfO2)、或者金刚石制成。作为示例，绝缘层26的厚度处在从5nm到800nm的范围中，例如等于大约30nm。在本实施例中，绝缘层26尤其在种子垫18的每个开口19中一直延伸到对应的种子垫14的上壁15、在导电层18与线20之间。
线20至少部分地由至少一种半导体材料形成。半导体材料可以是硅、锗、碳化硅、III-V化合物、II-VI化合物、或这些化合物的组合。
线20可以至少部分地由主要包括III-V化合物，例如III-N化合物的半导体材料形成。组III元素的示例包括镓(Ga)、铟(In)或铝(Al)。III-N化合物的示例是GaN、AlN、InN、InGaN、AlGaN或AlInGaN。还可以使用其他组V元素，例如磷或砷。一般地，III-V化合物中的元素可以与不同的摩尔分数进行组合。
线20可以至少部分地基于主要包括II-VI化合物的半导体材料形成。组II元素的示例包括组IIA元素，尤其是铍(Be)和镁(Mg)，以及组IIB元素，尤其是锌(Zn)和镉(Cd)。组VI元素的示例包括组VIA元素，尤其是氧(O)和碲(Te)。II-VI化合物的示例是ZnO、ZnMgO、CdZnO或CdZnMgO。一般地，II-VI化合物中的元素可以与不同的摩尔分数进行组合。
线20可以包括掺杂剂。作为示例，针对III-V化合物，掺杂剂可以从包括组II P型掺杂剂、组IV P型掺杂剂或组IV N型掺杂剂的组中选择，组II P型掺杂剂例如镁(Mg)、锌(Zn)、镉(Cd)、或汞(Hg)，组IV P型掺杂剂，例如碳(C)，或组IV N型掺杂剂，例如硅(Si)、锗(Ge)、硒(Se)、硫(S)、铽(Tb)、或锡(Sn)。
线20的横截面可以具有不同的类型，例如椭圆形的、圆形的或多边形形状，尤其是三角形、矩形、方形或六边形。因此应当理解关于线或被沉积在该线上的层的横截面提到的术语“直径”指代与该横截面中的靶向结构的表面积相关联的量，对应于例如具有与向横截面相同的表面积的盘的直径。每个线20的平均直径可以在从50nm到2.5μm的范围中。每个线20的高度H1可以在从250nm到50μm的范围中。每个线20可以具有沿着基本上垂直于表面12的轴的细长半导体结构。每个线20可以具有大体圆柱形形状。两个线20的轴可以相距从0.5μm到20μm，并且优选从2.5μm到6μm。作为示例，线20可以有规则地被分布为如图1B所示。作为示例，线20还可以有规则地被分布在六边形网络中。
作为示例，每个线20的下部分22主要由III-N化合物(例如氮化镓)制成，其可以具有与衬底10相同的掺杂类型，例如类型N，例如硅掺杂的。下部分22沿着可以延伸直到可以处于从100nm到25μm的范围中的高度H2。
作为示例，每个线20的上部分24至少部分地由III-N化合物(例如GaN)制成。上部分24可以是N型掺杂的，可能不及下部分22掺杂重，或者可能没有被有意掺杂。上部分24延伸直到可以在从100nm到25μm的范围中的高度H3。
外壳28可以包括多个层的堆叠，尤其包括：
-有源层，其覆盖相关联的线20的上部分24；
-中间层，其具有与覆盖有源层的下部分22的导电类型相反的导电类型；以及
-结合层，其覆盖中间层并且覆盖有电极30。
有源层是这样的层，由发光二极管DEL递送的大多数辐射从该层被发射。根据示例，有源层可以包括约束装置，例如多个量子阱。其例如由GaN层和InGaN层的交替形成，GaN层和InGaN层具有从3到20nm的范围中的(例如，8nm)的厚度和从1到10nm的范围中的(例如，2.5nm)的相应厚度。GaN层可以是掺杂的例如N型或P型掺杂的。根据另一示例，有源层可以包括单个InGaN层，例如具有大于10nm的厚度。
中间层(例如P型掺杂的)可以对应于半导体层或半导体层的堆叠并且允许形成P-N结或P-I-N结，有源层被包括在P-N结或P-I-N结的P型中间层和N型上部分24之间。
结合层可以对应于半导体层或半导体层的堆叠并且使得能够在中间层与电极30之间形成欧姆接触。作为示例，结合层可以是重掺杂的，具有与每个线20的下部分22的类型相反的类型，直到(一个或多个)半导体层的退化，例如以大于或等于1020原子/cm3的浓度的P型掺杂。
半导体层的堆叠可以包括由三元合金形成的由例如铝氮化镓(AlGaN)或铝氮化铟(AlInN)制成的电子屏蔽层，其与有源层和中间层接触以提供有源层中的电屏蔽的良好分布。
电极30能够使每个线20的有源层偏置并且能够让由发光二极管DEL发射的电磁辐射通过。形成电极30的材料可以是透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铝锌或石墨烯。作为示例，电极层30具有在从5nm到200nm的范围中的厚度，优选从20nm到50nm的范围中的厚度。
导电层32优选对应于金属层，例如铝、银、铜或锌。作为示例，导电层32具有在从20nm到300nm的范围中的厚度，优选从100nm到200nm的范围中的厚度。
包封层34由至少部分透明的绝缘材料制成。包封层34的最小厚度是在从250nm到50μm的范围中，使得包封层34完全覆盖在发光二极管DEL的顶部处的电极30。包封层34可以由至少部分透明的无机材料制成。根据示例，包封层34由硅树脂制成。根据另一示例，无机材料从包括以下的组中选择：具有类型SiOx(其中，x是在0和2之间的实数)或者SiOyNz(其中，y是在0和2之间的实数，并且z在0和0.57之间)的氧化硅以及氧化铝，例如Al2O3。包封层38可以由至少部分透明的有机材料制成。作为示例，包封层38是环氧聚合物。
导电垫36、38适于用于将光电器件5连接到另一电路的方法的类型，另一电路例如具有光电器件5结合到其的印刷电路。连接方法可以包括引线结合操作。引线结合可以用金线、银线、铜线或铝线来执行。
组件A的每个发光二极管DEL的偏置通过将导电垫36连接到第一参考电位的源并且通过将导电垫38连接到第二参考电位的源来获得。作为示例，在N型掺杂线20的情况下，第一参考电位可以大于第二参考电位，并且第二参考电位的源可以对应于接地。
导电层18使得能够以由焦耳效应引起的减小的损耗来传达电流。另外，导电层18使得能够改善流过每个发光二极管DEL的电流的均匀性。除了侧壁16之外，导电层18部分地覆盖每个种子垫14的上壁15的事实有利地使得能够增加在每个种子垫14与导电层18之间的接触表面积。
图2是类似于图1A的光电器件40的另一个实施例的视图。光电器件40包括图1A中示出的光电器件5的所有元件，其不同在于导电层18覆盖每个种子垫14的上壁15以与位于种子垫14上的线20的下部分22接触。这有利地增加在导电层18与发光二极管DEL的基极之间的接触表面积。
图3是类似于图2的光电器件45的另一实施例的横截面视图。光电器件45包括图2中示出的光电器件40的所有元件，其不同在于绝缘层46被提供在衬底10与导电层18之间。绝缘层46包括在种子垫14的位置处的开口47。
先前描述的形成绝缘层26的介电材料还可以用于形成绝缘层46，例如SiO2、SiN或Si3N4。作为示例，绝缘层46的厚度处于从10nm到1000nm的范围中，并且例如等于大致200nm。绝缘层46有利地使得能够将导电层18与衬底10绝缘。
图4是类似于图3的光电器件50的另一实施例的横截面视图。光电器件50包括图3中示出的光电器件45的所有元件，其不同在于绝缘层46利用延伸在衬底10中的浅沟槽绝缘52或STI来替换。衬底10中的每个绝缘沟槽52的深度处于从150nm到2000nm的范围中。
图5是类似于图1A的光电器件55的另一实施例的横截面视图。光电器件55包括图1A中示出的光电器件5的所有元件，其不同在于导电层18利用延伸在衬底10上的导电层56来替换，每个垫14位于导电层56上。导电层56与每个种子垫14的下壁17接触。先前描述的形成导电层18的导电材料还可以用于形成导电层56。作为示例，导电层56的厚度处于从50nm到1000nm的范围中，并且例如等于大致300nm。优选地，导电层56至少在光电器件55的种子垫14被形成在其中的区域中是大体连续的。
在导电层56上形成分开的种子垫14而位于导电层56上的非连续的种子垫的事实使其更易于获得具有期望促进线20的生长的晶体特性的种子垫。
图6是类似于图1的光电器件60的另一实施例的横截面视图。光电器件60包括图1中示出的光电器件5的所有元件，衬底10是具有第一导电类型(例如类型P)的未掺杂的或轻度掺杂的半导体衬底，其中掺杂剂浓度小于或等于5*1016原子/cm3。光电器件60还包括从表面12在半导体衬底10中延伸在种子垫14下面和穿孔的导电层18下面的区域62。区域62是重度掺杂区域。优选地，区域62的导电类型与衬底10的导电类型相反。作为示例，图6示出了轻度掺杂的P型衬底10和重度掺杂的N型区域62。区域62的掺杂剂浓度处于从5*1016原子/cm3到2*1020原子/cm3的范围中，优选从1*1019原子/cm3到2*1020原子/cm3。区域62的厚度处于从150nm到几微米的范围中，优选从150nm到1μm，更优选从150nm到400nm。
重度掺杂区域62使得能够减小由焦耳效应引起的对电流到发光二极管DEL中的注入的损耗。
图7是示出了包括发光二极管DEL的两个组件A1、A2的光电器件65的横截面视图。发光二极管的每个组件A1、A2可以具有与图1A中示出的组件A相同的结构。在图7中，针对组件A1、A2和A共同的元件，指数“1”被添加到与组件A1相关联的元件的附图标记，并且指数“2”被添加到与组件A2相关联的元件的附图标记。
发光二极管的组件A1与发光二极管的组件A2串联连接。为了该目的，与发光二极管的组件A1相关联的导电层181和与发光二极管的组件A2相关联的导电层182通过绝缘层26的部分66由从1μm到50μm的距离分开。另外，发光二极管DEL2的组件A2的电极302和导电层322一直延伸到被提供在绝缘层26中的开口68以与组件A1的导电层181接触。
发光二极管的组件A1的电极301通过接触垫361连接到第一参考电位的源，并且发光二极管的组件A2的导电层182通过接触垫382连接到第二参考电位的源。在第一参考电位与第二参考电位之间的差应当大于用于使两个串联连接的二极管组件前向偏置的每个二极管组件的阈值电压的和。作为示例，在第一参考电位与第二参考电位之间的差针对串联连接的GaN发光二极管的两个组件大约为6V。
图7示出了包括串联连接的发光二极管的两个组件A1、A2的光电器件65。串联连接的发光二极管的组件的数量可以更大。光电器件65可以包括串联连接的发光二极管的从2个到超过100个的组件。串联连接的发光二极管的关联使得能够增加施加到发光二极管的组件的电源电压的最大幅度，其等于第一参考电位与第二参考电位之间的差。作为示例，电源电压可以具有大于或等于6V的最大幅度，例如大致为12V、24V、48V、110V或240V。
外壳281的有源层可以与外壳282的有源层相同地或不同地被制造。例如，外壳281的有源层可以适于发出蓝光，并且外壳282的有源层可以适于发出绿光。这可以尤其通过调整形成外壳281和外壳282的有源层的量子阱的厚度或成分来获得。
作为示例，光电器件65可以包括串联连接到组件A1和A2的发光二极管的第三组件。作为示例，该第三一般发光二极管可以适于发出红光。蓝光、绿光和红光的成分可以之后被选择使得由颜色的成分人眼感知白光。
图8A到图8D示出了制造图1中示出的光电器件5的方法的实施例的步骤。
图8A示出在以下步骤之后获得的结构：
(1)在衬底10的表面12上形成种子垫14。
种子垫14可以通过在表面12上沉积种子层并且通过将种子层一直到衬底10的表面12的部分进行蚀刻以对种子垫进行界定来获得。种子层可以通过诸如化学气相沉积(CVD)或金属有机化学气相沉积(MOCVD)(还称为金属有机气相外延(MOVPE))的方法来沉积。然而，可以使用诸如分子束外延(MBE)、气源MBE(GSMBE)、金属有机MBE(MOMBE)、等离子体辅助MBE(PAMBE)、原子层外延(ALE)、氢化物气相外延(HVPE)的方法以及原子层沉积(ALD)。另外，可以使用诸如蒸发或活性阴极溅射的方法。
当种子垫14由氮化铝制成时，它们可以基本上具有特定纹理并且具有优选极性。垫14的纹理化可以通过在种子层的沉积之后执行的额外处置来获得。例如其是氨流(NH3)下的退火。
(2)沉积覆盖表面12和种子垫14的连续导电层70。连续导电层70可以通过PVD或CVD类型的方法，优选通过PVD类型方法来沉积。
图8B示出在以下步骤之后获得的结构：
(3)在连续导电层70中蚀刻开口19以暴露每个种子垫14的上部分15的一部分。包括开口19的导电层70对应于前述导电层18。对开口19的蚀刻可以通过干蚀刻(例如等离子蚀刻)来执行。
(4)形成覆盖导电层18和种子垫14的连续导电层72。连续导电层72的沉积可以通过PECVD、CVD或LPCVD来执行。
图8C示出在以下步骤之后获得的结构：
(5)在连续导电层70中蚀刻开口74以暴露每个种子垫14的上部分15的一部分。对开口74的蚀刻可以通过等离子蚀刻或通过湿蚀刻来执行。
图8D示出在以下步骤之后获得的结构：
(6)使每个线20的下部分22从下面的种子层14的上壁15的暴露部分生长直到高度H2。
(7)使每个线20的上部分24在下部分22的顶部上生长高度H3。
线20可以通过CVD、MOCVD、MBE、GSMBE、PAMBE、ALE、HVPE、ALD类型的过程来增长。另外，可以使用电化学过程，例如化学浴沉积(CBD)、热液过程、液体喷雾热解或电沉积。
作为示例，线增长方法可以包括将组III元素的前体和组V元素的前体注入到反应器中。组III元素的前体的示例是三甲基镓(TMGa)、三乙基化镓(TEGa)、三甲基铟(TMIn)或三甲基铝(TMAl)。组V元素的前体的示例是氨(NH3)、磷酸三丁酯(TBP)、砷化氢(AsH3)或偏二甲肼(UDMH)。、
根据本发明的实施例，在III-V化合物的线的增长的第一阶段中，除了III-V化合物的前体之外，可以过量地添加额外元素的前体。额外元素可以是硅(Si)。硅的前体的示例是硅烷(SiH4).
在前体气体之中硅烷的存在引起硅在GaN化合物内的并入。由此获得N型掺杂下部分22。这进一步转化为对氮化硅层(未示出)的形成，其覆盖高度H2的部分22的外周，除了顶部，因为部分22增长。
针对上部分24的增长，作为示例，如果没有反应器中的硅烷流被减小例如大于或等于10的因子，则MOCVD反应器的先前描述的运行条件被维持，或者被停止。即使在硅烷流被停止时，由于在源自于相邻钝化部分的掺杂剂的该活动部分中的扩散或由于GaN的残余掺杂，上部分24可以是N型掺杂的。
制造方法的随后步骤如下：
(8)针对每个线20通过外延来形成构成外壳30的层。给定覆盖下部分22的外周的氮化硅层的存在，则构成外壳30的层的沉积仅仅发生在线20的没有覆盖有氮化硅层的上部分24上。
(9)例如通过在步骤(8)处获得的整个结构上共形地沉积绝缘层来形成绝缘层26并且对该层进行蚀刻以暴露每个线20的上部分24。在先前描述的实施例中，绝缘层26不覆盖外壳30。作为变型，绝缘层26可以覆盖外壳30的一部分。另外，绝缘层26可以在外壳30之前形成。
(10)例如通过保形沉积形成电极30。
(11)例如通过在步骤(10)处获得的整个结构上进行物理气相沉积(PVD)或者例如通过蒸发或通过对该层的阴极溅射和蚀刻以暴露每个线20来形成导电层32。
(12)形成包封层34。当包封层34由硅树脂制成时，包封层34可以通过旋转涂层沉积方法、通过喷绘印刷方法或者通过丝印方法来沉积。当包封层34是氧化物时，其可以由CVD沉积。
(13)形成导电垫36、38。
在先前描述的实施例中，绝缘层26不覆盖每个线20的上部分24的外周。作为变型，绝缘层26可以覆盖每个线20的上部分24的一部分。在这样的情况下，绝缘层26覆盖线20直到大于H2的高度，并且外壳30覆盖线20直到小于H3的高度。
根据另一变型，绝缘层26可以对于每个线20部分地覆盖外壳30的下部分。
根据前述制造方法的变型，形成外壳30的层可以在绝缘层26之前被形成在整个线20上或者仅仅可以形成在线20的一部分，例如上部分24上。
图9A到图9C示出了制造图2中示出的光电器件40的方法的实施例的步骤。
图9A示出在以下步骤之后获得的结构：
(1)'例如与前述步骤(1)类似地形成种子垫14。
(2)'例如与前述步骤(2)类似地在以先前的步骤获得的整个结构上沉积连续导电层70。
(3)'例如与先前已经在步骤(4)处描述的类似地在以先前的步骤获得的整个结构上沉积连续导电层76。
图9B示出在以下步骤之后获得的结构：
(4)'例如与先前已经在步骤(5)处描述的类似地在绝缘层76中蚀刻开口78。
(5)'在连续导电层70中蚀刻开口19以延续开口78以暴露每个种子垫14的上壁15的一部分。对连续导电层的蚀刻可以例如与先前已经在步骤(3)处描述的类似地来执行。
作为示例，步骤(4)’和(5)’可以在同一技术步骤期间通过调整蚀刻标本来执行。
图9C示出了在可以根据先前描述的步骤(6)和(7)执行的对线20的生长之后获得的结构。
先前关于图9A到图9C描述的制造方法的实施例具有以下优点：同一掩膜可以用于在导电层18中形成开口19以及在层76中形成开口78。由此，与先前关于图8A到图8D描述的制造方法相比较，一个较小的掩膜用于光刻操作。
为了制造图3中示出的光电器件45，制造方法的实施例可以包括：在形成种子垫14之前在衬底10的整个表面12上形成绝缘层以及在该绝缘层中蚀刻开口以暴露表面12的在种子垫14的位置处的部分的步骤。
作为示例，种子垫14还可以延伸在绝缘层46上方，也就是说，种子垫14的下表面17可以部分地与绝缘层46的上表面接触。
为了制造图4中示出的光电器件50，制造方法的实施例可以包括：在形成种子垫14之前或之后形成绝缘沟槽52的步骤。这样的方法的优点在于绝缘沟槽52可以与已经在光电器件上提供的其他绝缘沟槽同时地被制造。制造方法之后不添加额外步骤。
作为示例，在绝缘沟槽52在形成种子垫14之前被制造的情况下，种子垫14中的至少一个可以进一步延伸在相邻的绝缘沟槽52中的一个上方，也就是说，种子垫14的下表面17可以部分地与相邻的绝缘沟槽72的上表面接触。
图10A到图10C示出了制造图5中示出的光电器件55的方法的实施例的步骤。
图10A示出在以下步骤之后获得的结构：
(1)"例如与前述步骤(2)类似地在衬底10的整个表面12上沉积导电层56。
(2)"例如与前述步骤(1)类似地在导电层56上形成种子垫14。
(3)"例如与前述步骤(4)类似地在以先前的步骤获得的整个结构上沉积连续导电层80。
图10B示出在以下步骤之后获得的结构：
(4)"在绝缘层80中蚀刻开口82以暴露每个种子垫14的上壁15的一部分。对开口72的蚀刻可以与前述步骤(5)类似地来执行。
作为变型，绝缘层80可以用对导电层56的没有覆盖有垫14的部分的上表面进行氮化的步骤来代替。
图10C示出了在可以根据先前描述的步骤(6)和(7)执行的对线20的生长之后获得的结构。
为了制造图6中示出的光电器件60，制造方法的实施例可以：在形成种子层14之前包括将掺杂剂植入到衬底10中以形成掺杂区域62的步骤。作为变型，区域62可以尤其通过在线20之后植入来形成。
已经在上文中描述了具有不同变型的各种实施例。应当指出，本领域技术人员可以在没有示出任何创造性步骤的情况下将这些各种实施例和变型的各种元件进行组合。作为示例，先前关于图6针对光电器件60描述的还包括穿孔导电层18的半导体区域62可以被提供具有先前关于图5描述的光电器件55，其中导电层56是连续的。

Claims (20)

1.一种光电器件(5；40；45；50；55；60)，包括：
支撑物(10)，其具有第一表面(12)；
第一发光二极管(DEL)的第一组件(A)，每个第一发光二极管包括由第一材料制成的并且位于由与所述第一材料不同的第二材料制成的第一垫(14)的第二表面(15)上并且促进第一半导体元件的生长的第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件(20)，所述半导体元件由包括适于发射由所述第一发光二极管递送的大多数辐射的有源层的外壳(28)覆盖，每个第一垫还包括与所述第二表面相对的第三表面(17)；
第一导电层(18；56)，其连接第一垫并且至少在每个第一垫的所述第二表面或所述第三表面的一部分上延伸，所述第一导电层和/或所述第一垫位于所述支撑物上；
绝缘层(26)，其覆盖所述第一导电层(18)；
第一电极(30、301)，其覆盖每个外壳并且在所述绝缘层上进一步延伸，其中：
所述第一垫(14)位于所述支撑物(10)上，并且所述第一导电层(18)在所述支撑物(10)上延伸在所述第一垫之间并且覆盖每个第一垫的所述第二表面(15)的一部分，所述第一导电层在每个第一半导体元件(20)的位置处是开放的，或者
所述第一导电层(56)位于所述第一表面(12)上，并且每个第一垫(14)位于所述第三表面(17)的一侧的所述第一导电层上。
2.根据权利要求1所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18；56)由从包括合金的组中选择的材料制成，所述合金包括来自W、Ta、Re、Os、Mo、Nb、Pt、Pd、Cr、Zr、Hf、Cu、Co、Ni和Ti之中的过渡金属或多于一个过渡金属以及其硅化形式、氮化形式以及碳化形式。
3.根据权利要求1或2所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18；56)由从包括硅化物和能够形成硅化物的金属的组中选择的材料制成。
4.根据权利要求1所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18；56)由从包括硅化物和能够在1000℃的温度下形成与硅有关的稳定硅化物的金属的组中选择的材料制成。
5.根据权利要求1所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18；56)由从具有在10％内等于硅或多晶硅的热膨胀系数的热膨胀系数的材料之中选择的材料制成。
6.根据权利要求1所述的光电器件，其中，所述第一垫(14)位于所述支撑物(10)上，并且其中，所述第一导电层(18)在所述支撑物(10)上延伸在所述第一垫之间并且覆盖每个第一垫的所述第二表面(15)的一部分，所述第一导电层在每个第一半导体元件(20)的位置处是开放的。
7.根据权利要求6所述的光电器件，其中，所述绝缘层(26)延伸在所述第一半导体元件(20)与所述第一导电层(18)之间。
8.根据权利要求6所述的光电器件，其中，所述第一导电层(18)与所述第一半导体元件(20)接触。
9.根据权利要求1所述的光电器件，其中，所述支撑物包括半导体衬底(10)和在所述衬底与所述第一导电层(18)之间的绝缘区域(46)。
10.根据权利要求1所述的光电器件，其中，所述第一导电层(56)位于所述第一表面(12)上，并且其中，每个第一垫(14)位于所述第三表面(17)的一侧的所述第一导电层上。
11.根据权利要求10所述的光电器件，其中，所述绝缘层(26)进一步覆盖每个第一垫(14)的一部分。
12.根据权利要求10所述的光电器件，其中，所述第一导电层(56)的没有覆盖有所述第一垫(14)的部分在其表面处被氮化。
13.根据权利要求1所述的光电器件，其中，每个第一垫(14)由从包括以下的组中选择的材料制成：周期元素表的第IV、V或VI列的过渡金属的氮化物、碳化物或硼化物或这些化合物的组合。
14.根据权利要求1所述的光电器件，其中，所述支撑物是掺杂的或未掺杂的半导体衬底(10)，所述半导体衬底(10)的掺杂剂浓度小于或等于5*1016原子/cm3，所述器件还包括从所述第一表面(12)在所述衬底(10)中延伸的掺杂半导体区域(62)，所述掺杂半导体区域(62)的掺杂剂浓度处于从5*1016原子/cm3到2*1020原子/cm3的范围中，所述掺杂半导体区域与所述第一导电层(18)接触。
15.根据权利要求1所述的光电器件，还包括：
第一电极(301、321)，其连接到第一发光二极管(DEL1)；
第二发光二极管(DEL2)的第二组件(A2)，其包括每个位于第二垫(142)的第四表面上的第二线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件，每个第二垫还包括与所述第四表面相对的第五表面；
第二导电层(182)，其连接所述第二垫并且至少在每个第二垫的所述第四表面或所述第五表面的一部分上延伸，所述第二导电层和/或所述第二垫位于所述支撑物上；以及
第二电极(302、322)，其连接到所述第二发光二极管(DEL1)。
16.根据权利要求15所述的光电器件，其中，所述第二电极(302、322)与所述第一导电层(181)接触。
17.一种制截头造光电器件(5；40；45；50；55；60)的方法，包括以下步骤：
提供包括第一表面(12)的支撑物(10)；
形成第一发光二极管(DEL)的第一组件(A)，每个第一发光二极管包括由第一材料制成的并且位于由与所述第一材料不同的第二材料制成的第一垫(14)的第二表面(15)上并且促进第一半导体元件的生长的第一线形、圆锥形或截头圆锥形的半导体元件(20)，所述半导体元件由包括适于发射由所述第一发光二极管递送的大多数辐射的有源层的外壳(28)覆盖，每个第一垫还包括与所述第二表面(15)相对的第三表面(17)；以及
形成第一导电层(18；56)，所述第一导电层连接第一垫并且至少在每个第一垫的所述第二表面或所述第三表面的一部分上延伸，所述第一导电层和/或所述第一垫位于所述支撑物上；
形成第一绝缘层(26)，其覆盖所述第一导电层(18)；以及
形成第一电极(30、301)，其覆盖每个外壳并且在所述第一绝缘层上进一步延伸，其中：
所述第一垫(14)位于所述支撑物(10)上，并且所述第一导电层(18)在所述支撑物(10)上延伸在所述第一垫之间并且覆盖每个第一垫的所述第二表面(15)的一部分，所述第一导电层在每个第一半导体元件(20)的位置处是开放的，或者
所述第一导电层(56)位于所述第一表面(12)上，并且每个第一垫(14)位于所述第三表面(17)的一侧的所述第一导电层上。
18.根据权利要求17所述的方法，包括以下连续步骤：
在所述支撑物(10)上形成所述第一垫(14)；
用第三导电层(70)来覆盖所述第一垫(14)和所述支撑物(10)；
在所述第三导电层中形成第一开口(19)以形成所述第一导电层(18)，每个第一开口暴露所述第一垫中的一个的第一部分；
用第二绝缘层(72)来覆盖所述第三导电层和第一暴露部分；
在所述第二绝缘层中形成第二开口(74)，每个第二开口暴露所述第一垫中的一个的第二部分；以及
从所述第一垫的第二暴露部分来使所述第一半导体元件(20)生长。
19.根据权利要求17所述的方法，包括以下连续步骤：
在所述支撑物(10)上形成所述第一垫(14)；
用第四导电层(70)来覆盖所述第一垫(14)和所述支撑物(10)；
用第三绝缘层(76)来覆盖所述第四导电层；
在所述第三绝缘层中形成第三开口(78)和在第四导电层中形成延续所述第三开口的第四开口(19)以形成所述第一导电层(18)，每个第四开口暴露所述第一垫中的一个的第三部分；以及
从所述第一垫的第三暴露部分来使所述第一半导体元件(20)生长。
20.根据权利要求17所述的方法，包括以下连续步骤：
用第五导电层(56)来覆盖所述支撑物(10)；
在所述第五导电层上形成所述第一垫(14)；
用第四绝缘层(80)来覆盖所述第五导电层和所述第一垫；
在所述第四绝缘层中形成第五开口(82)，每个第五开口暴露所述第一垫中的一个的第四部分；以及
从所述第一垫的第四暴露部分来使所述第一半导体元件(20)生长。
CN201480059521.2A 2013-09-30 2014-09-30 包括发光二极管的光电器件及其制造方法 Active CN105684169B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1359410 2013-09-30
FR1359410A FR3011380B1 (fr) 2013-09-30 2013-09-30 Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes
PCT/FR2014/052474 WO2015044622A1 (fr) 2013-09-30 2014-09-30 Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105684169A CN105684169A (zh) 2016-06-15
CN105684169B true CN105684169B (zh) 2018-08-17

Family

ID=50159272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480059521.2A Active CN105684169B (zh) 2013-09-30 2014-09-30 包括发光二极管的光电器件及其制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9876142B2 (zh)
EP (1) EP3053201B1 (zh)
CN (1) CN105684169B (zh)
FR (1) FR3011380B1 (zh)
WO (1) WO2015044622A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3011381B1 (fr) 2013-09-30 2017-12-08 Aledia Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes
US10480719B2 (en) * 2016-08-16 2019-11-19 King Abdullah University Of Science And Technology Ultrabroad linewidth orange-emitting nanowires LED for high CRI laser-based white lighting and gigahertz communications
FR3068514B1 (fr) 2017-06-30 2019-08-09 Aledia Dispositif optoelectronique
WO2020046710A2 (en) * 2018-08-24 2020-03-05 Matthew Hartensveld Nanowire light emitting switch devices and methods thereof
FR3096509B1 (fr) * 2019-05-20 2021-05-28 Aledia Dispositif optoelectronique avec diodes electroluminescentes dont une zone dopee integre une portion externe a base d’aluminium et de nitrure de galium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007049063A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Matsushita Electric Works Ltd 半導体発光素子およびそれを用いる照明装置ならびに半導体発光素子の製造方法
CN101595565A (zh) * 2006-09-18 2009-12-02 昆南诺股份有限公司 在垂直半导体结构上制造精密垂直和水平层的方法
CN102959740A (zh) * 2010-09-14 2013-03-06 原子能与替代能源委员会 用于光发射的基于纳米线的光电器件
WO2013080174A1 (fr) * 2011-12-01 2013-06-06 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif optoélectronique comprenant des nanofils de structure cœur/coquille

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1359410A (fr) 1962-04-04 1964-04-24 Nat Smelting Co Ltd Procédé de préparation de nitriles aromatiques fluorés
US20040077156A1 (en) * 2002-10-18 2004-04-22 Loucas Tsakalakos Methods of defect reduction in wide bandgap thin films using nanolithography
US6969897B2 (en) * 2002-12-10 2005-11-29 Kim Ii John Optoelectronic devices employing fibers for light collection and emission
US7230286B2 (en) * 2005-05-23 2007-06-12 International Business Machines Corporation Vertical FET with nanowire channels and a silicided bottom contact
WO2009009612A2 (en) * 2007-07-09 2009-01-15 Nanocrystal, Llc Growth of self-assembled gan nanowires and application in nitride semiconductor bulk material
EP2254164B1 (en) * 2008-03-14 2012-05-16 Panasonic Corporation Compound semiconductor light-emitting element and illumination device using the same, and method for manufacturing compound semiconductor light-emitting element
KR101496151B1 (ko) * 2008-06-25 2015-02-27 삼성전자주식회사 산화물 다이오드를 이용한 디스플레이 장치
JP5836122B2 (ja) * 2008-07-07 2015-12-24 グロ アーベーＧｌｏ Ａｂ ナノ構造のｌｅｄ
KR101533817B1 (ko) * 2008-12-31 2015-07-09 서울바이오시스 주식회사 복수개의 비극성 발광셀들을 갖는 발광 소자 및 그것을 제조하는 방법
KR101061150B1 (ko) * 2009-05-22 2011-08-31 서울대학교산학협력단 발광 디바이스와 이의 제조 방법
FR2951875B1 (fr) * 2009-10-23 2012-05-18 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d?un ecran a tres haute resolution utilisant une couche conductrice anisotropique et emissive
DE102010012711A1 (de) * 2010-03-25 2011-09-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements
FR2975532B1 (fr) * 2011-05-18 2013-05-10 Commissariat Energie Atomique Connexion electrique en serie de nanofils emetteurs de lumiere
WO2012075461A1 (en) * 2010-12-02 2012-06-07 Nanocrystal Corporation Defect-free group iii - nitride nanostructures and devices based on repetitive multiple step growth-etch sequence
KR20120100296A (ko) * 2011-03-03 2012-09-12 삼성전자주식회사 수직 성장된 반도체를 포함하는 적층 구조물과 이를 포함하는 ｐｎ 접합 소자 및 이들의 제조 방법
US8703587B2 (en) * 2011-07-15 2014-04-22 Technische Universitaet Braunschweig Carolo-Wilhelmina Method of manufacturing of a semi-conductor element and semi-conductor element
KR20130106690A (ko) * 2012-03-20 2013-09-30 삼성전자주식회사 백색 발광 다이오드
KR101908546B1 (ko) * 2012-04-27 2018-10-17 엘지이노텍 주식회사 발광소자
FR2995729B1 (fr) * 2012-09-18 2016-01-01 Aledia Dispositif opto-electrique a microfils ou nanofils semiconducteurs et son procede de fabrication
US9537044B2 (en) * 2012-10-26 2017-01-03 Aledia Optoelectric device and method for manufacturing the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007049063A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Matsushita Electric Works Ltd 半導体発光素子およびそれを用いる照明装置ならびに半導体発光素子の製造方法
CN101595565A (zh) * 2006-09-18 2009-12-02 昆南诺股份有限公司 在垂直半导体结构上制造精密垂直和水平层的方法
CN102959740A (zh) * 2010-09-14 2013-03-06 原子能与替代能源委员会 用于光发射的基于纳米线的光电器件
WO2013080174A1 (fr) * 2011-12-01 2013-06-06 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Dispositif optoélectronique comprenant des nanofils de structure cœur/coquille

Also Published As

Publication number Publication date
US9876142B2 (en) 2018-01-23
FR3011380B1 (fr) 2017-01-13
WO2015044622A1 (fr) 2015-04-02
EP3053201B1 (fr) 2019-10-30
US20160233381A1 (en) 2016-08-11
WO2015044622A9 (fr) 2015-08-13
FR3011380A1 (fr) 2015-04-03
EP3053201A1 (fr) 2016-08-10
CN105684169A (zh) 2016-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7146827B2 (ja) アキシャル構成の三次元半導体構造を備えた光電子デバイス
CN105594000B (zh) 具有发光二极管的光电子器件
CN105900239B (zh) 包括发光二极管的光电子装置
KR102140315B1 (ko) 광전자 장치 및 이의 제조 방법
CN105684169B (zh) 包括发光二极管的光电器件及其制造方法
US10177288B2 (en) Optoelectronic device comprising light-emitting diodes with improved light extraction
EP2898547A1 (en) Nanopyramid sized opto-electronic structure and method for manufacturing of same
CN104011883A (zh) 制造半导体微或纳米线的方法、包括所述微或纳米线的半导体结构和制造半导体结构的方法
CN103748698A (zh) 电流扩散效果优秀的氮化物半导体发光器件及其制备方法
US20160322536A1 (en) Optoelectronic device comprising semiconductor elements and its fabrication process
US9854632B2 (en) Optoelectronic circuit with low-flicker light-emitting diodes
CN107078186B (zh) 具有三维半导体元件的光电设备
US10026870B2 (en) Optoelectronic device having semiconductor elements
US11088300B2 (en) Optoelectronic device
US11362137B2 (en) Optoelectronic device comprising a matrix of three-dimensional diodes
US8933434B2 (en) Elemental semiconductor material contact for GaN-based light emitting diodes
US11563147B2 (en) Optoelectronic device comprising three-dimensional light-emitting diodes

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant