CN106356434A - 多孔硅发光器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供多孔硅发光器件及其制造方法。发光器件(1)包括：半导体本体(2)，具有第一导电性类型，具有正侧面(2a)和背侧面(2b)；多孔硅区域(10)，其在半导体本体(2)中在正侧面(2a)处延伸；以及阴极区域(8)，与多孔硅区域(10)直接侧向接触。发光器件进一步包括电绝缘材料的势垒区域(12)，势垒区域(12)在阴极区域的底侧面处与阴极区域(8)直接接触地延伸，使得在使用中，电流排他地穿过阴极区域(8)的侧向部分在半导体本体中流动。
Description
技术领域
本发明涉及基于多孔硅的发光器件及其制造方法。
背景技术
众所周知，基于多孔硅的诸如LED之类的发光器件由于它们可能集成在使用CMOS类型的标准工艺制造的半导体电路中而很受关注。然而，基于多孔硅的LED器件的发光效能不好。
例如由G.Barillaro等人在“Integrated porous-silicon light-emittingdiodes:A fabrication process using graded doping profiles”,AppliedPhysics Letters,Vol.78,No.26,June 25,2001中描述的已知类型的LED器件，包括容纳多孔硅区域的P型的衬底，多孔硅区域从衬底的顶面延伸若干微米的深度。
延伸到多孔硅区域中的是N+型的一个或者多个阴极接触，其具有小于由多孔硅区域所到达的最大深度的深度。
在使用期间，通过在N+接触和衬底背部之间施加电势差，电流流过多孔硅区域，从而以本身已知的方式生成光子发射。然而，由于由N+接触产生的掩蔽，多孔硅区域的在N+接触下延伸的部分不参与光子向器件外的发射。
其它实施例设想仅在N+接触的侧面处形成多孔硅，而不是还在N+接触下形成多孔硅。然而，在这一情形下，电流普遍在N+接触和衬底之间的界面处流动，这示出了低于N+接触和多孔硅之间的界面电阻的电阻。
因此，在任一情形下，LED器件的发光效能不是令人满意的。
这一效应引起了不令人满意的发光效能。
发明内容
本发明的目的因此是提供将克服已知解决方案的劣势的基于多孔硅的发光器件和其制造方法。
根据本发明，提供了基于多孔硅的发光器件和其制造方法。
根据本公开的第一方面，提供发光器件，其包括：半导体本体，具有第一导电性类型，具有正侧面和背侧面；多孔硅区域，在半导体本体中在正侧面处延伸；以及阴极区域，具有第二导电性类型，具有面对正侧面的顶侧面、与顶侧面相对的底侧面、以及在顶侧面和底侧面之间延伸的侧向部分，其中阴极区域的侧向部分与多孔硅区域直接电接触。发光器件进一步包括电绝缘材料的势垒区域，势垒区域在底侧面处与阴极区域直接接触地延伸，使得在使用中，电流排他地穿过阴极区域的侧向部分在半导体本体中流动。
根据本公开的第一方面的实施例，势垒区域是从以下材料当中选择的材料的单层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。
根据本公开的第一方面的实施例，势垒区域是包括从以下材料当中选择的材料的被设置在彼此顶上的两个或者多个层的多层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。
根据本公开的第一方面的实施例，势垒区域具有被包括在10nm和700nm之间的厚度。
根据本公开的第一方面的实施例，半导体本体具有第一导电性和被包括在1014原子/cm3和1020原子/cm3之间的掺杂浓度，并且具有第二导电性的阴极区域具有被包括在1016原子/cm3和1020原子/cm3之间的掺杂浓度。
根据本公开的第一方面的实施例，半导体本体包括：体区域，面对背侧面，具有第一导电性和第一掺杂值，并且形成发光器件的阳极区域；以及P阱区域，被设置在体区域和正侧面之间，P阱区域具有第一导电性和与体区域的第一掺杂值不同的第二掺杂值，其中多孔硅区域和阴极区域完全在P阱区域中延伸。
根据本公开的第一方面的实施例，发光器件进一步包括：阴极接触金属化层，其与阴极区域电接触地延伸；以及阳极接触金属化层，其与体区域电接触地延伸。
根据本公开的第二方面，提供用于制造发光器件的方法，其包括以下步骤：在具有正侧面和背侧面的半导体本体中形成阴极区域，其中半导体本体具有第一导电性类型，并且阴极区域具有第二导电性类型；以及形成与阴极区域的侧向部分直接接触的多孔硅区域，侧向部分被限定为阴极区域的在阴极区域的直接面对正侧面的顶侧面和与顶侧面相对的底侧面之间延伸的部分。方法进一步包括形成电绝缘材料的势垒区域的步骤，势垒区域在阴极区域的底侧面上与阴极区域直接接触。
根据本公开的第二方面的实施例，形成势垒区域的步骤包括形成从以下材料当中选择的材料的单层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。
根据本公开的第二方面的实施例，半导体本体由硅制成，并且形成势垒区域的步骤包括以下步骤：执行氧原子的离子注入，以在阴极区域的底侧面处形成注入区域；以及执行退火以在注入区域中生成氧化硅层。
根据本公开的第二方面的实施例，形成势垒区域的步骤包括形成包括从以下材料当中选择的材料的被设置在彼此顶上的两个或者多个层的多层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。
根据本公开的第二方面的实施例，半导体本体由单晶硅制成，其中形成势垒区域的步骤包括在半导体本体上沉积氧化硅层并且通过光刻限定氧化硅层以形成由半导体本体的表面部分包围的氧化硅岛，其中形成阴极区域的步骤包括在氧化硅岛上外延生长多晶硅区域，并且其中形成多孔硅区域的所示步骤包括在半导体本体的包围氧化硅岛的表面部分上外延生长单晶硅区域。
根据本公开的第二方面的实施例，形成势垒区域的步骤包括：刻蚀半导体本体的选取部分以形成沟槽；以及在沟槽的底部上形成电绝缘材料层，其中形成阴极区域的步骤包括使用具有第二导电性类型的材料填充沟槽，并且其中形成多孔硅区域的步骤包括在半导体本体的侧向包围沟槽的部分中形成多孔硅。
根据本公开的第二方面的实施例，形成多孔硅区域的步骤包括执行以下处理当中的处理：在氢氟酸中的阳极氧化、硅的化学和/或电化学沉积、以及RIE。
附图说明
为了理解本发明，现在参照附图，仅仅借助于非限制性示例描述本发明的优选实施例，其中：
-图1在横截面中示出了根据本公开的一个方面的发光器件的一部分；
-图2至图6示出了根据本公开的实施例的发光器件的制造步骤；
-图7至图12示出了根据本公开的另一实施例(图2至图6中的实施例的备选)的发光器件的制造步骤；以及
-图13至图17示出了根据本公开的另一实施例(图2至图6和图7至图12中的实施例的备选)的发光器件的制造步骤。
具体实施方式
图1在横截面中示出了发光器件的一部分1。具体而言，根据本发明的发光器件可以包括形成在彼此旁边的任意多个部分1，或者由发光器件的可能边缘区域(未详细图示，到其不形成本公开的主题的程度)包围的单个部分1。在下文中，附图标记1无差别地指定发光器件的部分1或者作为整体的发光器件，而这不暗示一般性的任何损失。
图1中的视图是沿着具有三个互相正交的轴X、Y、Z的笛卡尔系统的XZ平面取得的，并且未示出发光器件1的可能边缘区域。参照图1，根据本公开的一个实施例，发光器件1包括具有P型掺杂的半导体材料的衬底2，其在顶表面2a和底表面2b之间延伸，具有被包括在400μm和1000μm之间(通常为700μm)的总厚度。衬底2特别地由单晶硅制成，并且可以包括外延生长的一个或者多个区域。
衬底2包括：(i)P阱区域4，具有被包括在1014和1017原子/cm3之间(通常为1015原子/cm3)的P型掺杂剂(例如硼)浓度，其限定顶表面2a并且延伸到衬底2中如下深度，从顶表面2a开始测量，该深度被包括在0.5μm和10μm之间，通常为5μm；以及(ii)体区域6，其在P阱区域4和底表面2b之间延伸，具有被包括在1018原子/cm3和1020原子/cm3之间(通常为1019原子/cm3)的掺杂剂(例如硼)浓度。
P阱区域4容纳阴极区域8，阴极区域8具有N型掺杂，和被包括在1016和1020原子/cm3之间的掺杂剂原子浓度(N+型掺杂)。多孔硅区域10(下文中为多孔区域10)侧向包围阴极区域8，使得阴极区域8和多孔区域10彼此直接接触。具体而言，阴极区域8和多孔区域10在阴极区域8的侧向部分上彼此完全接触。
阴极区域8的侧向部分被限定为在阴极区域8自身的顶侧面和底侧面之间延伸的阴极区域8的部分。在图1的实施例中，阴极区域8的顶侧面在与衬底2的顶表面2a的位置平面相同的位置平面内延伸，并且阴极区域8的底侧面在深度上延伸到P阱区域4中在与顶侧面的位置平面平行的其位置平面内。根据用于阴极区域8的制造方法，阴极区域8的侧向部分可以具有任何类型的轮廓，例如它们可以基本上平行于Z轴延伸(即，限定平行于XZ平面和YZ平面的相应平面)，或者具有(在剖视图中)弯曲或者不规则形状。
在顶视平面图中(未图示)，阴极区域8可以具有根据需要选择的形状，例如细长条的形状、四边形形状、或者大体上曲线形状。
如图1所图示的，多孔区域10可以至少部分地还在阴极区域8下延伸，而不仅仅关于阴极区域8侧向延伸。
在阴极区域8下延伸(具体而言，在阴极区域8和P阱区域4之间并且在阴极区域8和多孔硅区域的在阴极区域8下延伸的部分之间)的是势垒层12，势垒层12特别地是电绝缘材料的，诸如氧化硅、氮氧化物、氧化铝(Al2O3)或者通常所谓的“高k”材料(即，具有高介电常数)(氧化钽Ta2O5、氧化钛TiO2、SrTiO3、氮氧化物SiOxNy等)、以及所谓的“低k”材料(即，具有低介电常数)(多孔氧化硅、C掺杂或者F掺杂的氧化硅等)。
势垒层12具有在阴极区域8下绝缘的功能，使得阴极区域8与P阱区域4电绝缘，并且势垒层12具有被包括在10nm和700nm之间的厚度，这根据使用的材料(例如，高k材料需要比低k材料所需要的更小的厚度)和在工业处理中实施势垒层的形成的对应可能性进行选择。
图1中的器件1进一步包括：顶接触金属化层18，其与阴极区域8电接触并且通过绝缘区域19与多孔区域10电绝缘；以及底接触金属化层20，其与衬底2的背部在底表面2b上电接触，底接触金属化层20形成发光器件1的阳极。
在使用中，电压被施加在顶接触金属化层18和底接触金属化层20之间，以用于生成沿着Z的电势差，以便使得电荷载子穿过多孔区域10。势垒层12的存在迫使电流沿着关于阴极区域8侧向的路径并且在多孔区域10内通过。如图1所图示的，通过在阴极区域8下形成势垒层12，对于电流而言唯一允许的路径是由二极管16示意性地表示的路径。以这一方式，电流通过多孔区域10的路径被最大化，同时将通过多孔区域10的光子的发射最大化。
体区域6和P阱区域4(具有不同的掺杂浓度)的存在，使得能够获得在出现电荷传导的区域中具有低电阻以及具有成本减少(到在市场上以减少的成本可得这一类型的衬底的程度)的最终衬底。
然而，根据不同的实施例，衬底2可以被均匀掺杂，并且因此，不存在两个不同的区域，P阱区域4和体区域6。换句话说，根据这一实施例，衬底2沿着Z具有均匀的掺杂分布，特别地具有被包括在1014和1017原子/cm3之间(例如1015原子/cm3)的P型掺杂剂物质浓度。
参照图2至图6，现在根据本公开的一个实施例描述用于制造发光器件(LED)的方法。图2至图6示出了晶片100在连续的制造步骤期间的侧向剖视图。晶片100被加工以获得设置在彼此旁边的图1中所图示类型的发光器件的多个部分1。
图2至图6的视图是沿着笛卡尔系统X、Y、Z的XZ平面取得的。
首先，(图2)提供了具有P型掺杂的半导体材料的晶片100。晶片100特别地包括单晶硅的衬底2。术语“衬底”2在这一上下文中还指代可能的在晶片100上外延生长的半导体材料层。具体而言，衬底2包括在体区域6之上延伸的P阱区域4。根据一个实施例，P阱区域4外延生长在体区域6上。P阱区域4和体区域6两者都是单晶的。所描述类型的晶片100在市场上可得，并且可以以图2所图示的实施例的形式购买。
接着(图3)，形成多个注入区域，在退火步骤之后，多个注入区域构成阴极区域8。阴极区域8在深度上从晶片100的顶表面2a开始延伸到P阱区域4中，并且沿着Z具有被包括在0.1和0.5μm之间(例如0.3μm)的厚度。然而，明显的是，可以获得具有更大厚度的阴极区域8(例如，延伸到例如1至3μm的若干微米深度的阴极区域)。阴极区域8进一步沿着X轴彼此相距一定距离延伸。以这一方式，P阱区域4的相应部分在阴极区域8之间延伸。
接下来(图4)，形成一个或者多个多孔硅区域(在下文中称为“多孔区域”)10，其侧向包围阴极区域8。如可以从图4注意到的那样，多孔硅的形成还部分地在阴极区域8下进行。
根据不同的实施例(未图示)，可能在阴极区域8下完全形成多孔硅，从而形成完全包围(侧向和下方)阴极区域8的单个多孔硅区域。在这一点上，见例如G.Barillaro等人的“Integrated porous-siliconlight-emitting diodes:A fabrication process using graded doping profiles”,Applied Physics Letters,Vol.78,N.26,June 25,2001。
多孔区域10以本身已知方式形成，例如通过将晶片100浸入到原电池中的电解溶液中并且使其在氢氟酸(HF)中经受电化学刻蚀的步骤，如例如在论文“Epi-micromachining”,P.J.French,P.T.J.Gennissen,P.M.Sarro,Microelectronics Journal 28(1997),p.459中描述的那样。如在这一文章中讨论的那样，获得了对重掺杂区域的选择性刻蚀(这里为P阱区域4的暴露在顶表面2a上的部分)，伴随着多孔的形成。因此，P阱区域4的材料从单晶硅被转换为多孔硅，以形成多孔区域10。
上述方法还称为“阳极电化学刻蚀”。如已知的，阳极氧化处理仅在孔洞的存在下起作用，并且因此多孔区域10的形成仅在P阱区域4中发生。
通过阳极电化学刻蚀的多孔硅的形成使用以下参数进行：被包括在1和500mA/cm2之间(通常为50mA/cm2)的刻蚀电流密度；被包括在1和3000s之间(通常为10s)的刻蚀时间；以及被包括在1％和48％之间(通常为25％)的HF浓度。这些参数使得能够获得具有在0.1至10μm范围内的厚度的多孔硅区域，其具有被包括在10％和90％之间的孔隙率。根据本发明的一个实施例，多孔区域10每个都具有沿着Z的0.5μm的厚度和70％的孔隙率。
在任何情形下，对于每个多孔区域10而言的权宜之计是在深度上在Z方向上沿着每个相应阴极区域8延伸，贯穿其面对的相应阴极区域8的厚度。换句话说，阴极区域8的侧面(平行于YZ平面)与相应多孔区域10接界。
接着(图5)，使用与之前用于形成阴极区域8所使用的注入掩模相同的注入掩模执行注入氧原子的步骤。备选地，可能使用与之前用于形成阴极区域8所使用的掩模相似的掩模，但是具有沿着X和Y的更大尺寸的孔径。氧的离子注入具有形成多个势垒层12的功能，多个势垒层12中的每个势垒层在相应阴极区域8下延伸，并且特别地，在每个阴极区域8和P阱区域4之间的界面处延伸。每个势垒层12沿着X轴和Y轴两者完全在阴极区域8下延伸。
势垒层12通过氧的离子注入形成，其中注入剂量被包括在5·1015和1018之间，通常为5·1017，并且根据势垒层12和P阱区域4之间的界面位于的深度选择注入能量。例如，如果势垒层12达到(从顶表面2a开始测量)0.2μm的最大深度，则注入能量被选择为等于80keV，以用于在距离顶表面2a近似0.15μm的深度处形成相应势垒层12(从而创建从150nm的深度开始的50nm厚的势垒)。
注入步骤之后是在被包括在900℃和1300℃之间(通常为1100℃)的温度下、时间被包括在20分钟和5小时之间(通常为3小时)的退火步骤。这一退火步骤在惰性气氛(例如氮)中执行，以防止在晶片100的顶表面2a和底表面2b处形成氧化物(在所考虑的实施例中为氧化硅)。这一步骤具有有利于在经受氧注入的区域中的氧化硅的形成的功能，从而导致势垒层12的完全形成。
这(图6)之后是形成顶接触金属化层18和底接触金属化层20的步骤(本身已知)，顶接触金属化层18和底接触金属化层20分别形成阴极接触和阳极接触。形成顶接触金属化层18之前是形成绝缘区域19的步骤，绝缘区域19被设计为将每个顶接触金属化层18与P阱区域4的表面部分电绝缘，但是不与相应阴极区域8电绝缘。
根据备选实施例，在用于形成介电区域12的氧注入步骤之后，执行形成多孔区域10的步骤。
此外，根据另一实施例并且以未在图中图示的方式，未形成底接触金属化层20，并且对应的阳极接触通过沟槽形成在晶片100的正面，沟槽沿着晶片100的厚度(Z轴)延伸，并且被设计为将体区域6设置成与晶片100的正面(顶表面2a)电接触。以这一方式，可以从晶片100的正面访问阳极接触和阴极接触两者。
参照图7至图12，根据本发明的另一实施例(图3至图6中的实施例的备选)描述了用于制造发光器件的方法的步骤。图7至图12是沿着笛卡尔系统X、Y、Z的平面XZ取得的侧截面视图。
在已经提供了图2中的晶片100之后，如图7所图示的，下一步骤是在晶片100的表面部分中形成沟槽22，在后续步骤中，将在沟槽22处形成阴极区域8。这一步骤包括在衬底2的顶表面2a上执行刻蚀，以在P阱区域4中形成具有被包括在0.1μm和0.5μm之间的厚度的沟槽22。
接着(图8A)，执行对晶片100热氧化的步骤，以实现在衬底2的表面2a上和在P阱区域4的通过沟槽22暴露的表面上的氧化层24(在这一实施例中为氧化硅)的生长。具体而言，氧化层在每个沟槽22的侧壁22a和底部22b两者处生长。氧化层24在整个晶片100上具有基本上均匀的厚度，例如该厚度被包括在10nm和500nm之间，特别地100nm。这样获得的氧化层24在后续制造步骤中形成势垒层12。
根据备选实施例(在图8B中图示)，可能将势垒层12形成为多层，该多层具有改善的绝缘性能，并且特别地具有比单个绝缘层的电阻抗更高的电阻抗。在这一情形下，在形成绝缘层24之后或者作为形成绝缘层24的备选，可能沉积具有被包括在10nm和300nm之间(例如50nm)的厚度的绝缘氮氧化层26，并且这之后进一步沉积氧化硅以形成具有被包括在10nm和400nm之间(例如100nm)的厚度的另一绝缘层28。绝缘层24、26、以及28三个全部都可以存在，或者仅存在两个，例如绝缘层24和绝缘层26，或者绝缘层26和绝缘层28。此外，适用于绝缘层26和28的材料借助于可能的实施例的示例提供。其它材料包括：氧化铝Al2O3或者通常高k材料(氧化钽Ta2O5、氧化钛TiO2、SrTiO3、氮氧化物SiOxNy等)、以及低k材料(多孔氧化硅、C掺杂或者F掺杂的氧化硅等)。
选择绝缘层24、26、以及28的厚度，使得得到的多层将具有被包括在10nm和700nm之间的总厚度。
在图8A或者图8B的步骤之后，执行图9的步骤(在这一情形下，图9仅示出了绝缘层24)，其中在晶片100上沉积具有N+掺杂的多晶硅，使得以便在沟槽22中形成填充区域30。后续的CMP平坦化步骤使得能够从晶片100的表面部分清除在沟槽22之外的多晶硅。
对形成在沟槽22中的多晶硅区域的掺杂的步骤还可以在沉积之后使用适当的注入掩模来执行。
接着(图10)，氧化层24从晶片100的表面2a和沟槽22的侧壁22a被移除。这一步骤通过湿法刻蚀或者干法刻蚀以本身已知的方式执行，如箭头32示意性地表示的那样。绝缘层24的在沟槽22的填充区域30和底部22b之间延伸的部分未被移除，到它们受到填充区域30本身保护的程度。从而形成了介电区域12。
执行后续的外延生长步骤(图11)，直到由于绝缘层24的移除而在填充区域30旁边形成的空间被填充，从而形成阴极接触8。
这之后形成多孔区域10(图12)。形成多孔硅的步骤遵循之前参照图4描述的并且因此这里不再描述的方法执行。
这之后形成顶接触金属化层18和底接触金属化层20，如已经参照图6描述并且在该图中图示的那样。如前面所描述的，以未在图中图示的方式，可以不形成底接触金属化层20，并且在这一情形下，对应的阳极接触通过沿着晶片100的厚度(Z轴)形成的沟槽被提供在晶片100的正面。以这一方式，可以从晶片100的正面访问阳极接触和阴极接触两者。
参照图13至图17，根据本发明的相应实施例(图3至图5和图7至图12中的实施例的备选)，现在接着描述用于制造在图1中图示的类型的发光器件的另一方法的步骤。图13至图17是沿着笛卡尔系统X、Y、Z的XZ平面取得的侧截面视图。
在提供了图2中的晶片100之后，下一步骤(如图13所图示的)是形成绝缘层40，这通过热生长氧化硅或者形成绝缘材料，诸如例如氧化硅、氮化硅、氧化铝Al2O3或者通常高k材料(氧化钽Ta2O5、氧化钛TiO2、SrTiO3、氮氧化物SiOxNy等)、以及低k材料(多孔氧化硅、C掺杂或者F掺杂的氧化硅等)。备选地，以未在图中图示的方式，绝缘层40可以由多层替换，该多层包括氧化硅、氮化硅、氧化铝Al2O3或者通常高k材料(氧化钽Ta2O5、氧化钛TiO2、SrTiO3、氮氧化物SiOxNy等)、以及低k材料(多孔氧化硅、C掺杂或者F掺杂的氧化硅等)的以其任何组合的并且如参照图8B描述那样的被设置在彼此顶上的多个层。
这之后接着是(图14)刻蚀绝缘层40(或者多层，这根据相应实施例)的所选取部分的步骤，以形成多个势垒层12。从而形成了与P阱区域4的表面部分交替的多个势垒层12。
接着(图15)，在晶片100的正侧面上执行外延生长步骤，以在P阱区域4(其也是单晶的)的暴露部分上形成单晶硅区域44，单晶硅区域44与势垒层12上的多晶硅区域45交替。执行外延生长，使得这样形成的单晶硅区域44和多晶硅区域45将具有沿着Z的被包括在0.1μm和0.5μm之间(例如0.3μm)的厚度。明显的是，根据需要，多晶硅区域45可以具有大于所指示厚度的厚度，例如具有几个微米的厚度。
根据一个实施例，外延生长的区域44和45具有P型掺杂，其中掺杂剂浓度相似于P阱区域4的掺杂剂浓度。
接着可以可选地执行对晶片100的正面的平坦化步骤。
接着(图16)，执行N型掺杂剂物质(例如砷)的注入，以获得仅单晶硅区域44的N+型(使用适当的掩模)的掺杂，以形成阴极区域8。
这之后接着是，根据之前参照图4描述并且这里不再描述的形成多孔硅的步骤，形成多孔区域10(图17)。
最终，如已经参照图6描述并且在该图中图示的那样，形成顶接触金属化层18和底接触金属化层20。如之前所描述的，以未在图中图示的方式，可以不形成底接触金属化层20，并且在这一情形下，对应的阳极接触通过沿着晶片100的厚度(Z轴)形成的沟槽被提供在晶片100的正面。以这一方式，从晶片100的正面可以访问阳极接触和阴极接触两者。
根据不同的实施例，外延生长的区域44和45具有N+型掺杂(具有需要用于阴极区域8的掺杂剂浓度)。在这一情形下，图16中的步骤设想仅在单晶硅区域44中注入P型掺杂剂物质(例如硼)，以创建适合于后续形成多孔硅的环境(例如被包括在1014和1017原子/cm3之间的P型掺杂剂浓度)。
使用所描述的发明可以获得的优势从上述描述中清楚地显现。
具体而言，由于势垒层12的设置，迫使电流路径穿过阴极区域8的侧向部分，使得生成的所有电流都流过多孔硅10，从而生成光发射。此外，由于电流的流动关于阴极区域8侧向发生，所以没有通过阴极8自身的屏蔽效应，在没有势垒层12的情况下，如果电流还流过形成在阴极区域8下的多孔硅部分10，将会出现通过阴极8自身的屏蔽效应。
最终，清楚的是，在其全部都落入如在所附权利要求中限定的发明构思的保护范畴和范围内的情况下，可以对本文所描述和图示的内容做出众多修改和变化。
例如，对于所描述的所有实施例，形成多孔硅以获得多孔区域10可以借助于通过如下方式的多孔硅的附加合成来执行：通过硅的化学和/或电化学沉积或者以本身已知的方式(例如如在M.Thakur,S.L.Sinsabaugh,M.J.Isaacson,M.S.Wong,S.L.Biswal,SCIENTIFICREPORTS,2,795(2012)中所描述的)合成硅纳米簇的膜。
备选地，还可能使用导致形成多孔硅的RIE，如在各种出版物中所描述的，诸如Li,X.,Curr.Opin.Solid State Mater.Sci.2012,16,71-81(通过金属刻蚀的PS)；Kurt W.Kulasinski,“Porous Silicon Formationby Stain Etching”,Springer International Publishing,Switzerland 2014,L.Canham(ed.),Handbook of Porous Silicon(通过染色刻蚀的PS)；S.B.Jo,M.W.Lee,S.G.Lee,E.H.Lee,S.G.Park,B.H.O,J.Vac.Sci.Technol.A,23,905(2005)(经由RIE、微草(micrograss)的PS)。
Claims (14)
1.一种发光器件(1)，包括：
-半导体本体(2)，具有第一导电性类型，具有正侧面(2a)和背侧面(2b)；
-多孔硅区域(10)，在所述半导体本体(2)中在所述正侧面(2a)处延伸；以及
-阴极区域(8)，具有第二导电性类型，具有面对所述正侧面(2a)的顶侧面、与所述顶侧面相对的底侧面、以及在所述顶侧面和所述底侧面之间延伸的侧向部分，其中所述阴极区域(8)的所述侧向部分与所述多孔硅区域(10)直接电接触，
其特征在于，进一步包括电绝缘材料的势垒区域(12)，所述势垒区域在所述底侧面处与所述阴极区域(8)直接接触地延伸，使得在使用中，电流排他地穿过所述阴极区域(8)的所述侧向部分在所述半导体本体中流动。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述势垒区域(12)是从以下材料当中选择的材料的单层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述势垒区域(12)是包括从以下材料当中选择的材料的被设置在彼此顶上的两个或者多个层的多层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的发光器件，其中所述势垒区域(12)具有被包括在10nm和700nm之间的厚度。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的发光器件，其中所述半导体本体具有所述第一导电性和被包括在1014原子/cm3和1020原子/cm3之间的掺杂浓度，并且具有所述第二导电性的所述阴极区域(8)具有被包括在1016原子/cm3和1020原子/cm3之间的掺杂浓度。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的发光器件，其中所述半导体本体包括：
体区域(6)，面对所述背侧面(2b)，具有所述第一导电性和第一掺杂值，并且形成所述发光器件(1)的阳极区域；以及
P阱区域(4)，被设置在所述体区域(6)和所述正侧面(2a)之间，所述P阱区域(4)具有所述第一导电性和与所述体区域(6)的所述第一掺杂值不同的第二掺杂值，
其中所述多孔硅区域(10)和所述阴极区域(8)完全在所述P阱区域(4)中延伸。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的发光器件，进一步包括：阴极接触金属化层(18)，其与所述阴极区域(8)电接触地延伸；以及阳极接触金属化层(20)，其与所述体区域(6)电接触地延伸。
8.一种用于制造发光器件(1)的方法，包括以下步骤：
-在具有正侧面(2a)和背侧面(2b)的半导体本体(2)中形成阴极区域(8)，其中所述半导体本体(2)具有第一导电性类型，并且所述阴极区域(8)具有第二导电性类型；以及
-形成与所述阴极区域(8)的侧向部分直接接触的多孔硅区域(10)，所述侧向部分被限定为所述阴极区域的在所述阴极区域(8)的直接面对所述正侧面(2a)的顶侧面和与所述顶侧面相对的底侧面之间延伸的部分；
其特征在于，所述方法进一步包括形成电绝缘材料的势垒区域(12)的步骤，所述势垒区域在所述阴极区域(8)的底侧面上与所述阴极区域(8)直接接触。
9.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述势垒区域(12)的所述步骤包括形成从以下材料当中选择的材料的单层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。
10.根据权利要求8或者9所述的方法，其中所述半导体本体(2)由硅制成，并且形成所述势垒区域(12)的所述步骤包括以下步骤：
-执行氧原子的离子注入，以在所述阴极区域(8)的所述底侧面处形成注入区域；以及
-执行退火以在所述注入区域中生成氧化硅层。
11.根据权利要求8所述的方法，其中形成所述势垒区域(12)的所述步骤包括形成包括从以下材料当中选择的材料的被设置在彼此顶上的两个或者多个层的多层：氧化硅；氮化硅；氧化铝；高介电常数或者“高k”材料；以及低介电常数或者“低k”材料。
12.根据权利要求8或者11所述的方法，其中所述半导体本体(2)由单晶硅制成，
其中形成所述势垒区域(12)的所述步骤包括在所述半导体本体(2)上沉积氧化硅层(40；12)并且通过光刻限定所述氧化硅层以形成由所述半导体本体(2)的表面部分包围的氧化硅岛，
其中形成所述阴极区域(8)的所述步骤包括在所述氧化硅岛上外延生长多晶硅区域，并且
其中形成所述多孔硅区域的所示步骤包括在所述半导体本体(2)的包围所述氧化硅岛的所述表面部分上外延生长单晶硅区域。
13.根据权利要求8或者11所述的方法，其中形成所述势垒区域(12)的所述步骤包括：刻蚀所述半导体本体(2)的选取部分以形成沟槽(22)；以及在所述沟槽(22)的底部上形成电绝缘材料层，
其中形成所述阴极区域(8)的所述步骤包括使用具有所述第二导电性类型的材料(30)填充所述沟槽(22)，
并且其中形成所述多孔硅区域(10)的所述步骤包括在半导体本体(2)的侧向包围所述沟槽(22)的部分中形成多孔硅。
14.根据权利要求8至13中的任一项所述的方法，其中形成所述多孔硅区域(10)的所述步骤包括执行以下处理当中的处理：在氢氟酸中的阳极氧化、硅的化学和/或电化学沉积、以及RIE。
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