CN109417084B - 具有三维二极管的光电器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光电器件(1)，该光电器件包括：‑包括彼此相对的称为后表面(3a)和前表面(3b)的支承件；‑形成第一极化电极的多个成核导电带(6i)；‑覆盖所述成核导电带(6i)的中间绝缘层(7)；‑多个二极管(2)，其每个包括三维的第一掺杂部分(9)和第二掺杂部分(11)；‑形成第二极化电极的多个上部导电带(14j)，其支承在所述中间绝缘层(7)上，每个所述上部导电带(14j)设置为与其第一掺杂部分(9)与不同成核导电带(6i)接触的二极管(2)集合的第二掺杂部分(11)接触。

Description

具有三维二极管的光电器件
技术领域
本发明的领域是具有发光二极管或光电二极管的光电器件的领域。本发明适用于例如照明设备、显示屏幕和图像投影仪之类的具有发光二极管矩阵的器件的领域，以及例如光电检测器和传感器之类的具有光电二极管矩阵的器件的领域。
背景技术
存在适于形成照明设备、显示屏幕和图像投影仪的具有发光二极管矩阵的光电器件。文献EP2960950示出了具有发光二极管矩阵的光电器件的示例。如图1示意性地示出的，该光电器件A1包括多个发光二极管A2，其每个包括通过有源区A10彼此分隔的p掺杂部分A11和n掺杂部分A9的堆叠，二极管A2的光辐射主要从所述有源区A10处生成。
发光二极管A2具有称为刻台阶的结构，即它们是从旨在形成n、p掺杂部分A9、A11以及有源区A10的半导体层的堆叠获得的，进行局部化的蚀刻以使得发光二极管A2彼此个体化。每个二极管A2包括L形的形状，其侧部在形成n掺杂部分A9的台面A3以外覆盖有绝缘层。第一电极A14支承在p掺杂部分A11的上表面上，第二电极A6在二极管A2之间延伸，并与由n掺杂部分A9形成的台面A3接触。显示像素则包括掺杂部分A9、A11，有源区A10和第一电极A14的堆叠以及与堆叠邻接的第二电极A6。连接结构组装到发光二极管矩阵的上表面，旨在与控制集成电路混合。
然而，该光电器件具有必须对掺杂的半导体层和有源层蚀刻的步骤以使得二极管独立的缺点。而该蚀刻步骤可能会导致形成会损害二极管的光学和/或电子特性的结构性缺陷。而且，每个二极管的发射性面积与每个像素的面积的比值因为必须在n掺杂部分中形成台面和存在在二极管之间延伸以与该台面接触的第二电极而减小。这由此减小相对于每个像素的最大光强度。
发明内容
本发明的目的在于至少部分地弥补现有技术的缺点，更具体地在于提出一种光电器件，该光电器件包括：
-支承件，其包括彼此相对的称为后表面和前表面面的支承件；
-多个成核导电带，其形成第一极化电极，彼此不同并且支承在所述前表面上，由适于二极管的第一掺杂部分生长的导电材料制成。前表面
-中间绝缘层，其覆盖成核导电带并且包括在成核导电带上开口的贯穿开孔；
-多个二极管，其每个包括设置为形成PN结的三维的第一掺杂部分和第二掺杂部分，第一掺杂部分穿过所述贯穿开孔与成核导电带接触并沿着与前表面大致正交的纵轴延伸；
-形成第二极化电极的多个上部导电带，其彼此不同并支承在中间绝缘层上，每个上部导电带设置为与其第一掺杂部分与不同成核导电带接触的二极管集合的第二掺杂部分接触。
该光电器件的某些优选但非限制性方面是如下的。
支承件可包括电绝缘衬底，其上表面形成所述前表面；或可包括覆盖有称为下部绝缘层的绝缘层的层或衬底、半导体或电导体，所述下部绝缘层的面形成所述前表面。
每个成核导电带可在前表面上纵向延伸，同时通过所述中间绝缘层与其横向相邻的成核导电带电隔离。
每个上部导电带可在中间绝缘层上纵向延伸，同时通过称为上部绝缘层的绝缘层与其横向相邻的上部导电带电隔离。
上部导电带可以由至少部分地透明的导电材料制成，并可至少部分地覆盖第二掺杂部分。
每个上部导电带可包括覆盖二极管集合的第二掺杂部分的部分，称为覆盖部分的所述部分通过支承在中间绝缘层上的称为连结部分的部分彼此连接。
上部导电带的连结部分可由金属层至少部分地覆盖。
所述光电器件可包括支承在所述后表面上的第一连接垫，后表面并且该第一连接垫通过贯穿支承件并填充有导电材料的第一开孔电连接到成核导电带，和/或可包括支承在所述后表面上的第二连接垫，并且该第二连接垫通过贯穿支承件和中间绝缘层并填充有导电材料的第二开孔电连接到上部导电带。
所述光电器件可包括组装到支承件并且电连接到成核导电带和上部导电带的控制集成电路，该控制集成电路适于按顺序地将电势差施加给不同的二极管子集，同一子集的一个或更多个二极管与同一成核导电带和同一上部导电带接触，二极管的不同子集的一个或更多个二极管与不同的成核导电带和/或不同的上部导电带接触。
与第一成核导电带和第一上部导电带接触的至少一个二极管可与至少一个其他二极管串联连接，所述至少一个其他二极管第一成核导电带不同的第二成核导电带接触并且与第一上部导电带不同的第二上部导电带接触。
支承件可由形成上表面的由单晶材料制成的衬底形成，在该上表面上支承有由介电材料制成的称为下部绝缘层的绝缘层，该下部绝缘层自衬底的上表面外延并形成相对的上表面，成核导电带由形成成核结晶材料的包括过渡金属的材料制成，该材料自下部绝缘层的上表面外延并形成成核表面，所述二极管的第一掺杂部分接触在该成核表面上。
下部绝缘层的材料可选自氮化铝和铝、钛、铪、镁和锆的氧化物，并具有直方、面心立方、六方晶体结构。
成核导电带的材料可以选自钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽和钨，或选自钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽和钨的氮化物或碳化物，并具有面心立方或六方晶体结构。作为变型，该材料可以是基于镓的氮化物的材料，例如GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN。
衬底的单晶材料可选自III-V化合物、II-VI化合物、IV元素或化合物，并具有面心立方或六方晶体结构。
本发明还涉及一种用于实现根据上述特征中任一个的光电器件的方法，该方法包括通过阴极溅射在从环境温度到500℃的生长温度下的成核导电带的外延生长的步骤。
附图说明
阅读以下参照附图做出的对作为非限制性示例提供的本发明的优选实施形式的详细说明，本发明的其它方面、目的、优点和特征将更好地显现，在这些附图中：
图1是包括发光二极管矩阵的光电器件的一个示例的示意图和局部视图，如文献EP2960950中所述；
图2A是根据一个实施方式的光电器件的示意性局部俯视图，在该实施方式中，多个二极管与成核导电带和上部导电带接触；并且，图2B和2C是图2A示出的光电器件的分别沿着AA平面和BB平面的剖视图；
图3A和3B分别是根据一个优选实施方式的光电器件的衬底、下部绝缘层和成核导电带(从下到上地设置)的示意性局部分解图和示意性局部立体图；并且，图3C和3D是在纹理化成核表面(图3C)上和在外延成核表面(图3D)上的外延线的俯视图；
图4A至4I示出根据另一实施方式的光电器件的实施方法的不同步骤的沿着平面AA和平面BB的剖视图；
图5是根据一个实施方式的光电器件的示意性局部俯视图，在该实施方式中，每个像素包括多个二极管；
图6A和6B是包括包括用于串联像素的内部电互连装置的路由集成电路的光电器件(图6A)和包括用于串联像素的内部电互连装置的光电器件(图6B)的示意性局部横截面视图。
具体实施方式
在附图中和本说明书的下文中，相同的附图标记代表相同或相似的元件。而且，不同的元件没有按比例尺示出以优先使得附图的清晰。此外，不同的实施方式和变型不是彼此排斥的，而是可相互组合。除非有相反的指示，术语“大致”、“大约”、“约”指“误差不超过10％”，或当涉及角度取向时，“误差不超过10°”。
本发明涉及一种具有二极管的光电器件，所述二极管例如是具有三维形状的发光二极管，其每个包括设置为形成PN结的第一掺杂部分和第二掺杂部分。二极管可以是适于发射光辐射的发光二极管或适于接收光辐射的光电二极管。二极管的三维形状可以是这样的：其使得二极管具有线状形状、垫形状、金字塔状或其它形状。二极管的第一掺杂部分沿着与支承件的主要平面大致正交的纵轴延伸。
该光电器件包括适于使得二极管的第一掺杂部分达到第一电势V1的第一电极，和适于使得第二掺杂部分达到第二电势V2的第二电极。第一电极的形式为彼此不同的成核导电带，其上支承并接触有第一掺杂部分。第二电极的形式为彼此不同的称为上部导电带的与第二掺杂部分接触的导电带。
在此对于本说明书的下文定义三维直接参考系(X,Y,Z)，其中X和Y轴形成与衬底的主要平面平行的平面，并且其中，Z轴与衬底的生长面大致正交地取向。在本说明书的下文中，术语“竖直”和“竖直地”是相对于与Z轴大致平行的取向，术语“水平”和“水平地”是相对于与平面(X,Y)大致平行的取向。此外，术语“下(部)”和“上(部)”是相对于当沿着+Z方向远离衬底的生长面时的生长定位的。
“导电带”指的是以薄层形式沉积的导电或半导体材料的扩展，它在平面(X,Y)中具有的纵向尺寸(即长度)大于在平面(X,Y)中具有的横向尺寸或宽度，并大于沿着Z轴的厚度尺寸。
指数为i的每个成核导电带与多个二极管的集合Di接触，其中所述多个二极管与不同的上部导电带接触。同样地，指数为j的每个上部导电带与多个二极管的集合Dj接触，其上所述多个二极管与不同的成核导电带接触。由此，与指数为i的同一成核导电带和指数为j的同一上部导电带接触的一个或更多个二极管形成指数为i,j的像素P。
图2A、2B和2C分别是根据第一实施方式的具有发光二极管2的光电器件1的示意性局部俯视图和沿着平面AA和平面BB的示意性局部横截面视图。
该光电器件1包括：
-支承件3，其包括彼此相对的称为后表面3a和前表面3b的面；
-多个第一电极，其为称为成核导电带的导电带6i的形式，其彼此不同并支承在所述前表面3b上，由适于二极管2的第一掺杂部分9生长的导电材料制成；
-覆盖成核导电带6i并且包括在成核导电带6i上开口的贯穿开孔8的中间绝缘层7；
-多个二极管2，其每个包括设置为形成PN结的三维第一掺杂部分9和第二掺杂部分11，第一掺杂部分9穿过所述贯穿开孔8与成核导电带6i接触，并沿着与前表面3b大致正交的纵轴Δ延伸；
-形式为导电带14j的称为上部导电带的多个第二电极，其彼此不同并支承在中间绝缘层7上，每个上部导电带14j设置为与二极管2的集合Dj的第二掺杂部分11接触，所述二极管的第一掺杂部分9与不同的成核导电带6i接触。
如在下文中详述的，与指数为i的成核导电带6和指数为j的上部导电带14接触的一个或更多个二极管2形成发射性像素Pij。由此，多个发射性像素Pij是由呈彼此不同的多个导电带的第一和第二电极的设置形成的。在该示例中，每个像素Pij包括一个单独的二极管，但作为变型，每个像素可包括多个二极管。换句话说，每个成核导电带6i与分布在彼此不同的子集Pij中的二极管的集合Di接触。同一成核导电带6i的每个二极管子集Pij与指数为j的上部导电带14接触并形成像素Pij。
支承件3包括称为前表面3b和后表面3a的彼此相对的两个面。支承件可以是单块结构，后者由诸如SOI(英文为“Silicon On Insulator”)类型的衬底4之类的层的堆叠形成。其在前表面3b处包括电绝缘材料。支承件还可以例如由单块绝缘衬底4形成，或者由上表面覆盖有绝缘层5的半导体或导体衬底4形成。
衬底4的材料可以是电绝缘的，比如硅的氧化物(例如SiO2)，或者蓝宝石，或者可以是半导体材料，例如选自包括元素周期表的III列中的至少一个元素和V列中的至少一个元素的化合物III-V、化合物II-VI或者IV元素或化合物。作为示例，可以涉及硅、锗、硅的碳化物。优选地，衬底4的半导体材料是单晶硅。
根据是否被弄薄，衬底4根据其是否已经变薄可以具有50nm到1500μm的厚度。在其中支承件为了允许在后表面3a上电接触支承的目的，而被弄薄的在该示例中的支承件已经变薄，衬底的厚度例如为10μm到300μm，优选为10μm到100μm。在没有变薄的情况下，特别是当在前表面3b上确保接触支承时，其厚度例如为300μm到1500μm，例如等于大约725μm。
在该示例中，支承件由其上表面覆盖有由介电材料制成的称为下部绝缘层5的层的半导体衬底4形成。下部绝缘层5确保当衬底4为导电体时成核导电带6i和衬垫4之间的电绝缘。下部绝缘层5的材料可以例如是硅的氧化物(例如SiO2)或者铝的氧化物(例如Al2O3)、硅的氮化物SiNx或铝的氮化物AlN、硅的氮氧化物SiOxNy，或者所有其它合适的材料。下部绝缘层5的厚度可以为5nm到500nm，优选为10nm到100nm，例如等于大约30nm。
作为变型(未示出)，衬底可以消除，则支承件可以由沉积层形成、例如可能的金属反射层，其允许反射由二极管2发射的入射光辐射。衬底的消除步骤和支承层的沉积步骤可以在实施二极管之后实施。
第一极化电极设置为使得允许向不同的二极管集合施加第一电势V1i。其采取支承在支承件的前表面3b、在此为下部绝缘层5的上表面上的多个成核导电带6i的形式。每个成核导电带6i具有与支承件的前表面3b相对的上表面，其形成在其上二极管2的每个第一掺杂部分9与之接触的成核表面。成核导电带6i彼此不同分别的并且可以具有随时间变化的电势V1i，其值在不同的带之间可以是不同的。导电带可以在平面(X,Y)中以直线或曲线的形式彼此平行的纵向延伸。指数i的每个成核导电带6在二极管的第一掺杂部分9处与二极管集合Di接触，二极管的集合对于不同的成核导电带6i来说是不同的。
成核导电带6i由适于成核和第一掺杂部分9的生长的导电材料制成。该材料可以是氮化镓GaN或基于氮化镓的合金，例如氮化铝镓AlGaN、氮化铟镓InGaN，甚至氮化铝铟镓AlInGaN。作为变型，成核导电带6i可以由包括过渡金属的材料制成。该材料可以选自钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽和钨，或者过渡金属的氮化物或碳化物，例如钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钽的氮化物或碳化物或者这些化合物的结合。过渡金属以及其氮化物和碳化物具有允许第一掺杂部分9的成核以及具有其导电率接近金属导电率的优点。成核导电带6i的厚度例如为5nm到500nm，优选为10nm到100nm，例如等于大约30nm。其在平面(X,Y)中具有例如20nm到50μm，优选为200nm到10μm，优选为800nm到5μm，例如等于大约1μm的横向尺寸或长度。成核导电带6i以例如500nm到20μm、优选1000nm到2000nm、例如等于1500nm的距离彼此横向间隔开。
光电器件1还包括称为中间绝缘层7的层，其覆盖支承件的前表面3b并且特别地覆盖成核导电带6i。该中间绝缘层7形成允许二极管的第一掺杂部分9自在成核表面上局部开通的横向开口8外延生长的生长掩模。此外，该中间绝缘层7以使得每个成核导电带6i与其相邻横向分离的方式延伸。该层还参与确保成核导电带6i和上部导电带14j之间的电绝缘。中间绝缘层7由一种或更多种介电材料制成，例如硅的氧化物(例如SiO2)或者硅的氮化物(例如Si3N4或SiN)、甚至硅的碳氧化物、铝的氧化物(例如Al2O3)或铪的氧化物(例如HfO2)。中间绝缘层7的厚度可以为5nm到500nm，优选为30nm到300nm，例如大约等于100nm。
每个发光二极管2包括呈三维形状的第一掺杂部分9。在所述实施方式中，第一掺杂部分9具有沿着纵轴Δ为长形的形状，即它的沿着纵轴Δ的纵向尺寸大于横向尺寸。第一掺杂部分9则称为“线”、“纳米线”或“微线”。线9的横向尺寸，即它们在与纵轴Δ正交的平面中的尺寸可以为10nm到10μm，例如为100nm到10μm，优选地为100nm到5μm。线9的高度，即它们沿着纵轴Δ的纵向尺寸大于横向尺寸，例如是横向尺寸的2倍、5倍和优选地至少10倍。线9在与纵轴Δ正交的平面中的横截面可具有不同的形状，例如圆形、橄榄形、多边形(例如三角形、方形、矩形甚至六边形)。在此将直径定义为与线在横截面处的周长关联的量。这可以涉及具有与线的横截面相同的面积的盘的直径。局部直径是线在其沿着纵轴Δ的给定高度处的直径。平均直径是沿着线或其一部分的局部直径的例如算术的平均值。
每个第一掺杂部分9自成核导电带6i的成核表面沿着与平面(X,Y)大致正交地取向的纵轴Δ延伸。每个二极管2另外还包括有源区和第二掺杂部分11。线9在此形成心形/贝壳形构造的发光二极管2的核心，有源区和第二掺杂部分11覆盖线9的称为上部部分的部分13的侧边缘。线9包括与成核表面接触并且被中间绝缘层7环绕的下部部分12。该下部部分12通过位于生长开口8之外并且被有源区和第二掺杂部分11覆盖的上部部分13延长。
线9可由自成核表面外延的结晶材料制成。线9的材料主要包括可选自III-V化合物、尤其是选自III-N化合物、II-VI化合物或选自IV元素或化合物的第一半导体化合物。作为示例，III-V化合物可以是诸如GaN、InGaN、AlGaN、AIN、InN或AlInGaN的化合物，甚至是诸如AsGa或InP的化合物。II-VI化合物可以是CdTe、HgTe、CdHgTe、ZnO、ZnMgO、CdZnO、CdZnMgO。IV元素或化合物可以是Si、C、Ge、SiC、SiGe、GeC。线9由此形成二极管的第一部分并按照第一导电类型(在此为n类型)掺杂。在所述示例中，线9由尤其是利用硅的n类型掺杂的GaN制成。线9在此具有从10nm到10μm、例如500nm到5μm、在此大致等于500nm的平均直径。线9的高度可以为100nm到100μm，例如为500nm到50μm，在此大致等于5μm。
有源区是二极管2这样的部分：在该部分处发射二极管的光辐射的主要部分。该有源区可包括至少一个由禁带能量小于线9和第二掺杂部分11的禁带能量的半导体化合物制成的量子阱。有源区在此覆盖线9的上边缘和侧边缘。有源区可包括单一量子阱或形式为夹置于屏障层之间的层或盒体的多个量子阱。替代地，有源区可以不包括量子阱。有源区所具有的禁带能量可大致等于线9和第二掺杂部分11的禁带能量。有源区可由不有意掺杂的半导体化合物制成。
第二掺杂部分11形成至少部分地环绕并覆盖有源区的层。第二掺杂部分11由根据与第一类型相对的第二导电类型(即在此为p类型)的掺杂的第二半导体化合物制成。第二半导体化合物可以与线的第一半导体化合物相同，或可包括第一半导体化合物并另外还包括一个或更多个额外的元素。在所述示例中，第二掺杂部分11可以是尤其是通过镁的p类型掺杂的GaN或InGaN。第二掺杂部分11的厚度可以为20nm到500nm，并可等于大约150nm。当然，第一和第二部分9、11的导电类型可以对调。
第二掺杂部分11可另外还包括位于与有源区的界面处的用于阻挡电子的夹层(未示出)。电子阻挡层在此可由有利地p掺杂的III-N三元化合物(例如AlGaN或AlInN)形成。电子阻挡层允许提高有源区中的辐射结合率。
第二极化电极14j设置为允许将第二电势V2j施加给不同的二极管集合。它们的形式为称为上部导电带14j的支承在中间绝缘层7的上表面上的多个导电带。它们是彼此不同，并可具有随时间变化的电势V2j，该电势的数值可在带之间是不同的。它们另外还通过中间绝缘层7与成核导电带6i电隔离。它们可在平面(X,Y)中直线地或弯曲地彼此平行地纵向延伸。在所述实施方式中，每个上部导电带14j纵向延伸，并包括覆盖所述二极管2的第二掺杂部分11的部分15j，其通过在中间绝缘层7的上表面上大致平坦地延伸的称为连结部分的部分16j彼此连接。
每个指数为j的上部导电带14与二极管2的集合Dj在这些二极管的第二掺杂部分11处接触，所述二极管2的集合Dj在上部导电带14j之间是不同的。上部导电带14j横向于成核导电带6i延伸，以使得与指数为i的成核二极管6接触的二极管2的集合Di不同于与上部导电带14j接触的二极管2的集合Dj。指数为i的成核导电带6的二极管2的集合Di和指数为j的上部导电带14的二极管2的集合Dj的交集形成像素Pij。
上部导电带14j由导电材料制成，并且当它们覆盖第二掺杂部分11时，该导电材料优选地是对于由二极管发射的光辐射透明的。这可涉及例如氧化铟锡(ITO，即英文的Indium Tin Oxide)或掺杂镓的氧化锆(GZO，即英文的Gallium doped Zinc Oxide)，该氧化锆甚至掺杂铝或铟。透明或至少部分地透明指的是传输至少50％、优选地至少80％甚至更多的入射光的材料。
上部导电带14j具有的厚度例如为5nm到500nm，优选地为10nm到100nm，例如等于大约50nm。它们在平面(X,Y)中具有的横向尺寸或宽度，例如为20nm到50μm，优选地为200nm到10μm，优选地为800nm到5μm，例如等于大约1.5μm。宽度是这样的：该宽度使得每个上部导电带14j都与其相邻的上部导电带电隔离。上部导电带14j的长度是这样的：该长度使得每个上部导电带14j与二极管2集合的第二掺杂部分11接触，其中所述二极管2与不同的成核导电带6i接触。上部导电带14j彼此横向地间隔开，例如为1000nm到10μm，优选为1000nm到3000nm，例如等于2500nm的距离。
在所述实施方式中，至少部分地透明的称为上部绝缘层18的绝缘层共性地覆盖上部导电带14j和中间绝缘层7的上表面。它可由对由二极管发射的光辐射透明的介电材料(例如硅的氧化物(例如SiO2)或铝的氧化物(例如Al2O3)、硅的氮化物SiNx或铝的氮化物AlN、硅的氮氧化物SiOxNy，或任何其它合适的材料)制成。它具有的厚度例如为5nm到500nm，优选地为50nm到300nm，例如等于大约100nm。
在所述示例中，在二极管2之间存在支承在上部绝缘层18上然而不覆盖线9的反射性层19。它由适于向光电器件1的外部的方向沿着+Z方向反射由二极管2发射的入射光辐射的材料制成。该材料可以是金属，例如铝、银、金、铜或这些的组合，或其它任何合适的材料。反射性层19具有的厚度例如为10nm到2μm，优选地为100nm到500nm，例如等于大约200nm。
在所述示例中，封装层20覆盖二极管。它由对由二极管发射的光辐射至少部分地透明的介电材料制成，并可例如是硅的氧化物(例如SiO2)或铝的氧化物(例如Al2O3)、硅的氮化物SiNx或铝的氮化物AlN、硅的氮氧化物SiOxNy，或任何其它合适的材料。封装层20的厚度使该封装层20覆盖二极管，尤其是在所述二极管的顶点处。该厚度例如为500nm到50μm。
如图2B所示，光电器件1还包括多个第一连接垫21i，其每个电连接到成核导电带6i。第一连接垫21i可位于支承件的前表面3b或后表面3a处。在所述示例中，电连接在支承件的后表面3a处实现。为此，第一贯穿开孔22i在支承件的前表面3b与后表面3a之间延伸，且每个在成核导电带6i上开通。贯穿开孔22i填充有导电材料23，并一方面与成核导电带6i的材料接触，另一方面与第一连接垫21i接触。为了如有必要使得该材料与导体或半导体衬底4隔离，贯穿开孔22i的侧部覆盖有绝缘层24。填充材料23和第一连接垫21i的材料可以由铜、金、铝或其它任何合适的导体材料制成。
如图2C所示，光电器件1还包括多个第二连接垫25j，其每个电连接到上部导电带14j。第二连接垫25j可位于支承件的前表面3b或后表面3a处。在所述示例中，电连接在支承件的后表面3a处实现。为此，第二贯穿开孔26j在支承件的前表面3b与后表面3a之间延伸，并每个在上部导电带14j上开通。贯穿开孔26j填充有导体材料23，并一方面与上部导电带14j的材料接触，另一方面与第二连接垫25j接触。为了如有必要使得该导体材料与半导体衬底4隔离，贯穿开孔26j的侧部覆盖有绝缘层24。填充材料23和第二连接垫25j的材料可由铜、金、铝或其它任何合适的导体材料制成。
绝缘层27可这样地覆盖支承件的后表面3a以使得第一和第二连接垫21i和25j相对于衬底4的材料电隔离。
光电器件1包括组装到支承件的控制集成电路(未示出)，其通过第一连接垫21i的中间部分电连接到成核导电带6i，并通过第二连接垫25j的中间部分电连接到上部导电带14j。控制集成电路可包括电子构件(例如晶体管)以同时或按顺序地控制的方式将电势差施加给二极管的不同像素Pij。
控制电路与支承件的交叉连接可以通过金属-金属和介电-介电类型的直接胶合(或借助于分子粘结、英文为direct bonding的胶合)实现。作为变型，该交叉连接可通过由与光电器件1的不同的第一和第二连接垫接触的由可熔导体材料制成的中间连接元件(例如铟球)实现。作为变型，控制电路可通过焊接电线的中间部分连接到(英文为wirebonding)第一和第二连接垫21i和25j，尤其是当连接垫位于支承件的前表面3b上时。
在运作时，当给成核导电带6i施加第一电势V1i并给上部导电带14j施加第二电势V2j时，位于像素Pij中的一个或多个二极管2被激活并且发射光辐射。位于其它像素中的二极管2保持不被激活。由此，通过极化成核导电带6i中的一个或另一个和上部导电带14j中的一个或另一个，实现每个像素Pij同时或按顺序的受控发射。
由此，光电器件1包括分布成可借助于形式为彼此不同的导电带的第一和第二极化电极彼此独立地激活的像素的矩阵的多个二极管2。而且，第一极化电极具有成核表面的额外作用的事实允许简化结构以及实施方法。每个像素可另外还包括大致等于或大于像素在平面(X,Y)中的面积的有源区的增大面积，以使得光电器件1的最大发光强度可高于前述的现有技术的光电器件1。由此获得高发光强度和高分辨率的光电器件1。
根据一个优选实施方式，二极管2的光学和/或电子特性具有在二极管之间的改善的均匀性。为此，衬底4包括由单晶材料形成的上表面4b；下部绝缘层5由自衬底4的上表面4b外延的结晶材料制成；并且，成核导电带6i由包括自下部绝缘层5的结晶材料外延的过渡金属的材料制成。
由此，如图3A和3B所示出的，衬底4至少在上表面4b处包括单晶生长材料。由此，在该上表面4b处，生长材料由单个晶体形成，因此不包括通过晶界彼此分隔的多个晶体。衬底4的材料在晶格参数和结构类型方面具有适于下部绝缘层5的结晶材料的外延生长的结晶特性。由此，衬底4的材料优选地具有沿着方向[111]取向的面心立方类型的晶体结构，或沿着方向[0001]取向的六方类型的晶体结构。同样优选地，衬底4的材料具有这样的晶格参数as：该晶格参数使得与下部绝缘层5的材料的晶格不一致性m＝Δa/as小于或等于20％。优选地，衬底4的材料是面心立方类型的晶体结构的单晶硅，其生长平面沿着方向[111]取向，并且其晶格参数as为大约
下部绝缘层5由自衬底4的上表面4b外延的结晶材料制成。由此，下部绝缘层5的材料包括和衬底的单晶材料的晶格网具有外延关系的晶格网。下部绝缘层5的晶格网具有尤其是通过其结晶轴(在此纯示例性地记为ai、bi、ci)限定的基础晶格。该晶格网因此具有在材料的平面中取向的至少一条结晶轴ai、bi和与材料的平面正交地取向的至少一条结晶轴ci分别与衬底的单晶材料的结晶轴as、bs和cs的排齐。这体现于结晶轴ai在上表面5b的任何点处与结晶轴as大致平行，就像结晶轴bi和ci分别地相对于结晶轴bs和cs那样。而且，无论下部绝缘层5的材料是单晶的还是多晶的，由于该下部绝缘层5与衬底的单晶材料的外延关系，每条结晶轴ai、bi、ci在上表面5b的任何点处大致相同。换句话说，结晶轴ai在上表面5b的任何点处大致相同，即彼此平行，就分别像结晶轴bi和ci那样。与单晶材料不同地，多晶材料由通过晶界彼此分隔的多个晶粒形成。
下部绝缘层5的材料在晶格参数和晶体结构方面具有例如其适于从衬底4的单晶材料外延的结晶特性。其还适于允许由包括过滤金属的材料制成的成核导电带6i自上表面5b的外延生长。优选地，它具有这样的晶格参数：与衬底4的单晶材料的晶格不一致性小于或等于20％。此外，晶体结构的类型例如是其能够分别平行于衬底的单晶材料的轴as、bs、cs的结晶轴ai、bi、ci。晶体结构可以是沿着方向[111]取向的面心立方类型、或者沿着方向[0001]取向的六方类型、甚至是沿着方向[111]取向的斜方类型。优选地，下部绝缘层5的材料是晶格参数为大约且其生长平面沿着方向[0001]取向的六方类型的晶体结构的氮化铝AlN。
成核导电带6i由包括自下部绝缘层5的上表面5b外延的过渡金属的材料制成。成核材料包括和下部绝缘层5的材料的晶格网具有外延关系的晶格网。成核材料的晶格网具有尤其是通过其结晶轴(在此纯示例性地记为an、bn、cn)限定的基础晶格。该晶格网因此具有在材料的平面中取向的至少一条结晶轴an、bn和与材料的平面正交地取向的至少一条结晶轴cn在上表面5b处分别与下部绝缘层5的材料的结晶轴ai、bi和ci的排齐。这体现于结晶轴an在成核表面6b的任何点处与上表面5b的结晶轴ai大致平行，就像结晶轴bn和cn分别地相对于结晶轴bi和ci那样。而且，无论成核表面的材料是单晶的还是多晶的，每条结晶轴an、bn、cn在成核表面6b的任何点处相同。换句话说，结晶轴an在成核表面6b的任何点处相同，即彼此平行，就分别像结晶轴bn和cn那样。
成核材料在晶格参数和结构类型方面具有结晶特性，使得该成核材料可以自下部绝缘层5的材料外延。而且，该成核材料适于自线9的成核表面6b外延生长。优选地，成核材料具有这样的晶格参数：该晶格参数与下部绝缘层5的材料的晶格不一致性小于或等于20％。而且，晶体结构类型是例如其结晶轴an、bn、cn可以分别平行于下部绝缘层5的材料的轴ai、bi、ci。晶体结构可以是方向[111]取向的面心立方类型，或沿着方向[0001]取向的六方类型、甚至沿着方向[111]取向的斜方类型。成核材料包括过渡金属，即其可以由过渡金属制成或者由包括过渡金属的化合物、例如过渡金属的氮化物或碳化物制成。过渡金属以及其氮化物和碳化物尤其具有接近金属导电率的良好导电率的优点。成核材料可以选自钛Ti、锆Zr、铪Hf、钒V、铌Nb、钽Ta、铬Cr、钼Mo和钨W、这些元素的氮化物TiN、ZrN、HfN、VN、NbN、TaN、CrN、MoN或WN，或者这些元素的碳化物TiC、ZrC、HfC、VC、NbC、TaC、CrC、MoC、WC。过渡金属的氮化物和碳化物可以包括与50％不同的过渡金属的原子比例。优选地，成核材料选自氮化钛TiN、氮化锆ZrN、氮化铪HfN、氮化钒VN、氮化铌NbN、碳化钽TaN、氮化铬CrN、氮化钼MoN或氮化钨WN，或者碳化钛TiN、碳化锆ZrN、碳化铪HfN、碳化钒VN、碳化铌NbN、碳化钽TaN。优选地，成核材料选自氮化钛TiN或碳化钛TiC、氮化锆ZrN或碳化锆ZrC、氮化铪HfN或碳化铪HfC、氮化钒VN或碳化钒VC、氮化铌NbN或碳化铌NbC、碳化钽TaN或碳化钽TaC。优选地，成核材料选自自氮化钛TiN、氮化锆ZrN、氮化铪HfN、氮化铌NbN或碳化钽TaN。优选地，成核材料选自氮化铪HfN或氮化铌NbN。
二极管2的第一掺杂部分9自不同的成核导电带6i的成核表面6b外延。线的材料包括和成核材料的晶格网具有外延关系的晶格网。线的材料的晶格网具有尤其是通过其结晶轴(在此纯示例性地记为af、bf、cf)限定的基础晶格。线的材料的结晶轴af、bf、cf在成核表面6b处与城和材料的结晶轴an、bn、cn大致平行。换句话说，结晶轴af平行于成核表面6b的结晶轴an。对于结晶轴bf和cf分别地相对于结晶轴bn和cn也是如此。而且，在成核表面6bi的结晶轴an、bn、cn与另一成核表面分别是相同的范围内，线9的结晶轴af、bf、cf与另一条线也是相同的。换句话说，一条线的结晶轴af与另一条线是相同的，即彼此平行。对于结晶轴bn、cn也是如此。由此，线在取向方面和晶体网的位置方面具有大致相同的结晶特性。光电器件1由此在线处具有大致均匀的结晶特性，这有助于使发光二极管2的电子和/或光学特性均匀化。
发明人由此已经以出人意料的方式证明由过渡金属碳化物制成的成核部分是外延的，当沉积在外延的下部绝缘层5上时不仅仅是纹理化的，而且未直接从衬底的单晶材料的上表面4b外延。
“外延”指外延结晶材料包括和外延结晶材料自其外延的成核材料的晶格网具有外延关系的晶格网或晶体结构。“外延关系”指外延材料具有其晶格网的结晶取向在材料的平面中的至少一个方向上和与材料的平面正交的至少一个方向上与成核材料的晶格网的结晶取向排齐。外延的材料平面此处是平行于成核表面的材料的生长平面。排齐优选地在约30°、甚至10°实现。这体现为在外延材料的晶格网和成核材料的晶格网之间结晶取向和位置的完全一致的事实。优选地，外延结晶材料具有在生长平面中测量的晶格参数a2，例如与成核材料的晶格参数a1的晶格不一致m＝(a2-a1)/a1＝Δa/a1小于或等于20％。由此，当结晶材料自成核结晶材料外延，即由外延生长形成时，这两种结晶材料之间的外延关系体现为在外延材料的平面中取向的外延材料的晶格网的至少一条结晶轴，例如ae和/或be和在与平面正交的方式取向的至少一条结晶轴，例如ce分别与成核材料的晶格网的结晶轴an和/或bn和cn大致平行。
在纹理化材料具有以与材料的平面正交的方式取向的优选结晶方向但不具有在材料平面中取向的优选结晶方向的意义上，外延材料是被称为织构材料的特殊情况。此外，与纹理化材料的平面正交的优选结晶方向不基于或很少基于成核材料的结晶特性。由此，纹理化材料具有单个优先结晶方向，例如轴c的方向，而不具有三个优先结晶方向。纹理化材料网则具有多晶结构，其通过晶界彼此分隔的不同的结晶区域都沿着同一优先结晶轴取向。反之，其在生长平面中不具有彼此之间的平行关系。换句话说，结晶区域的轴c彼此平行，但是轴a、如轴b一样并不彼此平行，并且以大致随机的方式取向。该优先结晶方向不基于或很少基于成核材料的结晶特性。由此，可以自具有单晶、双晶甚至非晶结构的成核材料获得纹理化材料。
由此，如图3C所示，此处为通过MOCVD外延的GaN制成的线9，当其自纹理化的且未外延的成核材料外延时，所述线9都具有相同的生长方向，该生长方向大致平行于结晶轴Cn。反之，表现为线9的六方形从一条线到另一条线没有以相同的方式取向，这体现为结晶轴af和bf从一条线到另一条线没有以相同的方式取向的事实。线9则具有从一条线到另一条线不同的结晶特性，这可以体现为光电二极管2的电子和/或光学特性中的某些不均匀性。
反之，如图3D所示，此处为通过MOCVD外延的GaN制成的线9，当其自外延的且未纹理化的成核材料外延时，所述线9都具有相同的生长方向，该生长方向大致平行于结晶轴Cn。而且，表现为此处线9的六方形从一条线到另一条线都对于所有线9来说以相同的方式取向，这体现为结晶轴af和bf从一条线到另一条线以相同的方式取向的事实。由此，线9在晶格网的取向和位置方面具有大致相同的结晶特性。光电器件1由此在线9处具有大致均匀的结晶特性，这有助于使光电二极管2的电子和/或光学特性均匀化。
图4A至4I示意性地示出根据前述优选的实施方式的光电器件1的实施方式的示例的不同步骤的横向部分剖视图。每幅图示出了沿着平面AA(左)的剖视图和沿着平面BB(右)的剖视图。
参照图4A，提供衬底4，其材料至少在上表面处为单晶。在该示例中，衬底4由硅制成，其结构是沿着方向[111]取向的面心立方类型。其在上表面的平面中晶格参数为大约
而且，通过化学气相沉积(CVD，英文为Chemical Vapor Deposition)类型的方法例如对有机金属前驱体的化学气相沉积(MOCVD，英文为Metal-Organic Chemical VaporDeposition)，或者通过分子束外延(MBE，英文为Molecular Beam Epitaxy)类型、氢化物气相外延(HVPE，英文为Hydride Vapor Phase Epitaxy)类型、原子层外延(ALE，英文为Atomic layer epitaxy)类型或原子层沉积(ALD，英文为Atomic Layer Deposition)类型、甚至通过蒸发沉积或溅射(英文为sputtering)沉积的方法，以覆盖衬底上表面的方式沉积下部绝缘层5。
在该示例中，下部绝缘层5的材料为外延氮化铝，其晶体结构为六方类型并且沿着方向[0001]取向。它在平面(X,Y)中的晶格参数为大约它由MOCVD沉积。V列元素的摩尔通量和III列元素的摩尔通量之间的比值限定的V/III标称比值，即N/Al比值为200到1000。压力为约75托。在衬底处测量的生长温度T可以对于成核阶段在第一时间大于或等于750℃，然后对于生长阶段在第二时间约为950℃。
参照图4B，在下部绝缘层5的上表面上形成成核导电带6i。为此，例如通过阴极溅射技术实现由包括过渡金属的材料制成的成核材料的层的外延生长，其生长温度有利地为环境温度以内，例如20℃到1000℃。出人意料地，当成核带通过阴极溅射以环境温度、例如20℃到500℃的生长温度、例如大致等于400℃的温度沉积时，成核带也外延。功率可以为大约400W。压力可以大约为8.10-3托。也可以使用高温阴极溅射技术和化学气相沉积技术。然后，通过传统的光刻和蚀刻技术，实现成核材料的连续层的蚀刻以形成彼此分别的多个成核导电带6i。
有利地，在成核导电带6i由多晶体材料制成的情况下，结晶退火步骤可以实施以获得单晶体成核材料的方式。退火可以在大致对应于成核材料的结晶温度的退火温度下实施，在此处为过渡金属氮化物的情况下为1620℃。然而，出人意料地，成核材料的结晶也可以在小于结晶温度的退火温度下获得，例如在从600℃到1620℃的温度范围中，优选从800℃到1200℃，例如等于大约1000℃。退火可以在例如大于1min的时间段内实施，优选大于5min、甚至大于10min、例如20min。其还可以在氮气(N2)流和氨气(NH3)流下实施。压力可以为大约75托。
参照图4C，然和沉积形成生长掩模的中间绝缘层7，并且实现贯穿开孔8。由此以覆盖成核导电带6i和下部绝缘层5的方式沉积介电材料层，然后以在成核表面上局部开口的方式形成贯穿开孔8。介电材料例如是硅的氧化物(例如SiO2)或者硅的氮化物(例如Si3N4)，甚至几种不同介电材料的堆叠。相对于成核导电带6i的材料选择性地蚀刻。优选地，开孔的横向尺寸小于成核导电带6i的宽度，例如至少小两倍。
参照图4D，例如根据与文档WO2012/136665中描述的方法相同或相似的方法，通过自不同的成核导电带6i的成核表面穿过中间绝缘层7的开孔外延生长，形成此处由GaN制成的线9。生长温度达到第一值T1,例如950℃到1100℃，尤其在990℃到1060℃。标称V/III比值、此处为N/Ga比值具有大约10到100的第一值(V/III)1，例如大致等于30。组III和组V的元素来自在外延反应物中注射的前驱体，例如对于镓来说三甲基镓(TMGa)或者三乙基镓(TEGa)，对于氮来说为氨气(NH3)。H2/N2比值具有大于或等于60/40的第一值(H2/N2)1优选大于或等于70/30，或者甚至大致等于90/10。压力可以固定在大约100mbar。由此获得线形的第一掺杂部分9，其沿着纵轴Δ自成核表面延伸。第一掺杂部分9的第一半导体化合物,即此处为GaN为利用硅的n类型掺杂。线9的下部部分12位于中间绝缘层7的开口中，并且沿着纵轴Δ通过上部部分13延长。此处获得自成核表面外延的多个线9，由于已经自大致具有相同的结晶特性的成核表面实施线9的成核，因此其结晶特性是大致相同的。
自线9的暴露表面，即在线9的上部部分13上通过外延生长形成有源区。更确切地，形成屏障层和形成量子阱的至少一个层的堆叠，所述层在外延生长的方向上交替。形成量子阱的层和屏障层可以由GaN制成，对于量子阱层和屏障层具有不同的原子比例。作为示例，屏障层由x等于大约18％的原子量的InxGa(1-x)N制成，并且量子阱层也同样由InyGa(1-y)N制成，其中y大于x，约为25％原子量，使得改进量子阱中载流子的量子约束。屏障层和量子阱层的形成可以实现生长温度T3的值大致等于T2的值，此处为750℃。V/III比值具有大致等于值(V/III)2的值(V/III)3。比值H2/N2在形成屏障层时具有大致等于值(H2/N2)2的值并且在形成量子阱时具有大致小于值(H2/N2)2的值，例如1/99。压力可以保持不变。由此获得由具有大约18％原子量的铟的InGaN制成的屏障层和由此获得由具有大约25％原子量的铟的InGaN制成的量子阱层。
然后，通过外延生长以覆盖和至少部分围绕有源区的方式形成第二掺杂部分p。为此，生长温度可以达到大于值T3的第四值T4，例如约885℃。比值V/III可以达到大于值(V/III)3的第四值(V/III)4，例如约4000。比值H2/N2达到大于值(H2/N2)2的第四值(H2/N2)4，例如约15/85。最后，压力可以减小到约300mbar的值。由此获得例如由p型掺杂的GaN或InGaN制成的第二p型掺杂部分11，其覆盖和此处连续围绕有源区。第二p型掺杂部分11和有源区由此形成心形/贝壳形构造的二极管2的核心。在该示例中，有源区和二极管2的第二掺杂部分11自中间绝缘层7的上表面起覆盖每条线的上部部分13。
参照图4E，形成彼此不同的上部导电带14j，其在中间绝缘层7的上部表面上延伸并且与二极管的第二掺杂部分11接触。为此，以一致的方式沉积导电且此处对由二极管发射的光辐射部分透明的材料的连续层。然后，通过光刻和蚀刻，形成彼此不同的上部导电带14j。此处，每个上部导电带包括覆盖二极管集合Dj的第二掺杂部分11的部分，这些覆盖部分15j通过在中间绝缘层7的上表面上的连结部分16j两两连接。
参照图4F，有利地，通过适于减小上部导电带14j的电阻并由此改进电流循环的金属层17覆盖上部导电带14j的连结部分16j。该金属层17沉积在上部导电带14j上然后被蚀刻以仅覆盖连结部分16j而不覆盖覆盖部分15j。该金属层17可以由选自铝、银、金或所有其它合适材料的一种或更多种材料制成，并且具有例如5nm到200nm，优选10nm到100nm，例如大约30nm的厚度。作为变型，金属层17可以在上部导电带14j沉积时预先沉积。它被蚀刻以沿着Z轴不围绕第二掺杂部分11。
参照图4G，有利地，以连续覆盖上部导电带14j、金属层17和中间绝缘层7的方式沉积上部绝缘层18。上部绝缘层18由介电材料制成，例如硅的氧化物(例如SiO2)或者硅的氮化物(例如Si3N4)，甚至几种不同介电材料的堆叠。
参照图4H，有利地，然后以覆盖上部绝缘层18的表面但不覆盖线9的方式沉积反射层19。反射层19由此主要在平面(X,Y)中延伸。该反射层19可以由选自铝、银、金或所有其它合适材料的一种或更多种材料制成，并且具有例如20nm到1500nm、优选400nm到800nm的厚度。反射层19的厚度选择为使得由二极管2发射的入射光辐射沿着方向+Z被反射。
参照图4I，以完全覆盖二极管的方式沉积封装层20。封装层20由对二极管2发射的光辐射透明的介电材料制成，例如硅的氧化物(例如SiO2)或者硅的氮化物(例如Si3N4)，甚至几种不同介电材料的堆叠。封装层20的厚度例如为250nm到50μm。
然后进行实现第一连接垫21i和第二连接垫25j。在这些垫在支承件的后表面3a上实现的情况下，实现衬底4的变薄，然后实现在成核导电带6i处开通的第一贯穿开孔22i以及在上部导电带14j处开通的第二贯穿开孔26j。这些贯穿开孔的侧面覆盖有绝缘层24，然后导电材料23填充贯穿开孔的内部。第一连接垫21i和第二连接垫25j然后分别在第一贯穿开孔22i和第二贯穿开孔26j处形成。然后通过分子胶合、通过线接合或者通过借助于导体和保险丝元件的连接，实现支承件在控制集成电路中的混合。
光电器件1的实施方法具有不需要通过自支承件的前表面3b在二极管2之间形成的绝缘截断装置来实现二极管2的电个体化。此处，二极管2通过具有彼此不同的导电带形式的第一电极和第二电极而个体化。由此，支承件具有改进的机械强度，这尤其利于混合到控制电路。而且，由于二极管2的个体化在前述现有技术的示例中不要求掺杂部分和有源区的蚀刻，因此二极管2具有保留的光学和/或电子特性。当二极管2自与衬底的单晶材料具有外延关系的成核导电带6i形成时，二极管2的光学和/或电子特性的均匀性另外被改进。
刚描述了具体实施方式。不同的变型和修改对本领域技术人员是显而易见的。
由此，如图5所示，每个像素Pij可以包括多个二极管。由此，对像素Pij施加电势差导致该像素的二极管2的致动，而其它像素的二极管2保持非致动。
此外，如图6A所示，光电器件1可以包括路由集成电路28，其包括确保多个像素彼此之间串联的电互连件29。在该示例中，像素P1的二极管2借助于路由电路28的连接到第一贯穿开孔22i和第二贯穿开孔26j的电互连件29与像素P2的二极管串联连接。路由集成电路28可以通过连接垫21i、25j组装和电连接到控制电路(未示出)。由此，在该示例中，电势差可以通过连接垫212和251的中间部分施加到串联连接的像素P1和P2。连接垫251的电势通过贯穿开孔261和互连件29.1的中间部分施加到像素P1的上部导电带141，连接垫212的电势通过贯穿开孔222和互连件29.3的中间部分施加到像素P2的成核导电带62。像素P1和P2通过由贯穿开孔221和262和互连件29.2实现的、像素P1的成核导电带61与像素P2的上部导电带142的电连接串联连接。作为变型，互连件29.2可以省略，并且贯穿开孔221和262可以在衬底4中直接电接触。
如图6B所示，光电器件1可以包括位于中间绝缘层7处的一个或更多个电互连件30，在该示例中其允许使像素P1的二极管2与像素P2的二极管2串联。电互连件30在此处由填充有一方面在像素P1的成核导电带61上另一方面在像素P2的上部导电带142上开口的导电材料的贯穿开孔形成。在该示例中，路由电路28被设置来确保通过互连件29.1和29.3串联连接的像素P1和P2的电极化。
图6A和6B的示例以纯示意的方式给出，内部的或者在路由集成电路中形成的电互连件的其它配置是可能以确保像素的串联或并联连接的方式。此外，作为变型并且如前所述，电连接垫可以位于支承件的前表面或后表面。
由此，已经描述了具有光电二极管2的光电器件1可以有利地形成高光强度和高空间分辨率的显示屏幕或图像投影仪。然而，本发明还适用于适于接收和检测光辐射并将其转换为与不同像素有关的电信号的光学二极管领域。
已经描述了线状的三维二极管2，但是本发明还适用于其沿着Z轴的高度为平面(X,Y)中其横向尺寸相同量级的三维垫形状的第一掺杂部分和可能的截断的金字塔形状的第一掺杂部分。
已经描述了心形/贝壳形构造的二极管2，其有源区和第二掺杂部分覆盖线9的侧面和顶部。本发明还适用于其中有源区和第二掺杂部分仅覆盖线的顶部的二极管2的轴线配置。
同样已经描述了成核导电带相对于上部导电带的大致正交的相对取向，但其它取向是可行的，其中例如成核带和上部带形成两两角度非零的小于或大于90°。

Claims (17)

1.一种光电器件，该光电器件包括：
包括彼此相对的称为后表面和前表面的面的支承件；
由适于二极管的第一掺杂部分的生长的导电材料制成的形成第一极化电极的多个成核导电带，其彼此不同并支承在所述前表面上；
覆盖所述成核导电带并且包括在所述成核导电带上开口的贯穿开孔的中间绝缘层；
多个二极管，其每个包括设置为形成PN结的三维的第一掺杂部分和第二掺杂部分，所述第一掺杂部分穿过所述贯穿开孔与所述成核导电带接触并沿着与所述前表面大致正交的纵轴延伸；
形成第二极化电极的多个上部导电带，其彼此不同并支承在所述中间绝缘层上，每个上部导电带设置为与二极管集合的第二掺杂部分接触，该二极管集合的第一掺杂部分与不同成核导电带接触。
2.如权利要求1所述的光电器件，其中，所述支承件包括电绝缘衬底，其上表面形成所述前表面，或包括覆盖有称为下部绝缘层的绝缘层的半导体或导电层或衬底，所述下部绝缘层的一个面形成所述前表面。
3.如权利要求1所述的光电器件，其中，每个成核导电带在所述前表面上纵向延伸，并通过所述中间绝缘层与其横向相邻的成核导电带电隔离。
4.如权利要求1所述的光电器件，其中，每个上部导电带在所述中间绝缘层上纵向延伸，并通过称为上部绝缘层的绝缘层与其横向相邻的上部导电带电隔离。
5.如权利要求1所述的光电器件，其中，所述上部导电带由至少部分地透明的导电材料制成，并至少部分地覆盖所述第二掺杂部分。
6.如权利要求5所述的光电器件，其中，每个上部导电带包括覆盖二极管集合的第二掺杂部分的覆盖部分，所述覆盖部分通过支承在所述中间绝缘层上的称为连结部分的部分彼此连接。
7.如权利要求6所述的光电器件，其中，所述上部导电带的连结部分至少部分地由金属层覆盖。
8.如权利要求1所述的光电器件，所述光电器件包括支承在所述后表面上并且通过贯穿所述支承件并填充有导电材料的第一开孔电连接到所述成核导电带的第一连接垫，和/或包括支承在所述后表面上并且通过贯穿所述支承件和所述中间绝缘层并填充有导电材料的第二开孔电连接到所述上部导电带的第二连接垫。
9.如权利要求1所述的光电器件，所述光电器件包括组装到所述支承件且电连接到所述成核导电带和上部导电带的控制集成电路，该控制集成电路适于按顺序地将电势差施加给不同的二极管子集，同一子集的一个或更多个二极管与同一成核导电带和同一上部导电带接触，不同的二极管子集的一个或更多个二极管与不同的成核导电带和/或不同的上部导电带接触。
10.如权利要求1所述的光电器件，其中，与第一成核导电带和第一上部导电带接触的至少一个二极管与至少一个其它二极管串联连接，所述至少一个其它二极管与和所述第一成核导电带不同的第二成核导电带接触，并且与和所述第一上部导电带不同的第二上部导电带接触。
11.如权利要求1所述的光电器件，其中，所述支承件由形成上表面的单晶材料制成的衬底形成，在该上表面上支承有由介电材料制成的称为下部绝缘层的绝缘层，该下部绝缘层自所述衬底的上表面外延生长并形成相对的上表面，所述成核导电带由包括形成成核结晶材料的过渡金属的材料制成，该材料自所述下部绝缘层的上表面外延生长并形成成核表面，所述二极管的第一掺杂部分接触在该成核表面上。
12.如权利要求11所述的光电器件，其中，所述下部绝缘层的材料选自氮化铝和铝、钛、铪、镁和锆的氧化物，并具有直方、面心立方、六方晶体结构。
13.如权利要求11所述的光电器件，其中，所述成核导电带的材料选自钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽和钨，或选自钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽和钨的氮化物或碳化物，并具有面心立方或六方晶体结构，或是基于镓的氮化物的材料。
14.如权利要求11所述的光电器件，其中，所述衬底的单晶材料选自III-V化合物、II-VI化合物，或IV元素或化合物，并具有面心立方或六方晶体结构。
15.如权利要求1至10中任一项所述的光电器件，其中，所述成核导电带的材料基于氮化镓或者是基于过渡金属的材料。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的光电器件，其中，所述第一掺杂部分由具有第一晶格参数的第一晶体材料制成，所述成核导电带由具有第二晶格参数的第二晶体材料制成，并且其中，所述第一晶格参数与第二晶格参数之间的晶格不一致性小于或等于20％。
17.一种用于实现如权利要求1至16中任一项的光电器件的方法，该方法包括通过阴极溅射在从环境温度到500℃的生长温度下外延生长所述成核导电带的步骤。
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KR20180007025A (ko) 2016-07-11 2018-01-22 삼성디스플레이 주식회사 초소형 발광 소자를 포함하는 픽셀 구조체, 표시장치 및 그 제조방법
KR102587958B1 (ko) * 2017-02-03 2023-10-11 삼성전자주식회사 메타 광학 소자 및 그 제조 방법
FR3076078B1 (fr) * 2017-12-27 2021-11-26 Aledia Dispositif optoelectronique a matrice de diodes tridimensionnelles
CN109979957B (zh) * 2019-03-15 2024-05-17 广东省半导体产业技术研究院 半导体发光器件及其制作方法
FR3098013B1 (fr) * 2019-06-25 2021-07-02 Commissariat Energie Atomique Procédé de fabrication d'un dispositif optoélectronique à diodes électroluminescentes de type axial
US20220167334A1 (en) * 2019-12-06 2022-05-26 Qualcomm Incorporated Optoelectronic device
FR3125921B1 (fr) 2021-07-30 2023-07-07 Commissariat Energie Atomique Procédé de fabrication d’un dispositif optoélectronique comportant une étape de réalisation d’une couche mince conductrice de manière conforme et continue par dépôt directif
KR102567895B1 (ko) * 2021-08-19 2023-08-17 청주대학교 산학협력단 분산 마이크로 전극 그리드를 갖는 3차원 투명 태양전지

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009137556A2 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Kyma Technologies, Inc. Group iii nitride templates and related heterostructures, devices, and methods for making them
CN104900746A (zh) * 2015-05-14 2015-09-09 南京大学 一种基于径向结叠层结构的三原色光电探测方法
CN105594000A (zh) * 2013-09-30 2016-05-18 艾利迪公司 具有发光二极管的光电子器件

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011007271B4 (de) * 2010-04-19 2022-08-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Feldeffekttransistor mit variablem Gate
FR2973936B1 (fr) 2011-04-05 2014-01-31 Commissariat Energie Atomique Procede de croissance selective sur une structure semiconductrice
KR101258583B1 (ko) * 2011-10-21 2013-05-02 삼성전자주식회사 나노 로드 발광 소자 및 그 제조 방법
KR101269053B1 (ko) * 2011-11-09 2013-06-04 삼성전자주식회사 나노 로드 발광 소자 및 그 제조 방법
FR2984599B1 (fr) * 2011-12-20 2014-01-17 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication d'un micro- ou nano- fil semiconducteur, structure semiconductrice comportant un tel micro- ou nano- fil et procede de fabrication d'une structure semiconductrice
DE102012109594A1 (de) * 2012-10-09 2014-04-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauteils und optoelektronisches Halbleiterbauteil
US9537044B2 (en) * 2012-10-26 2017-01-03 Aledia Optoelectric device and method for manufacturing the same
FR3005788B1 (fr) * 2013-05-14 2016-10-21 Commissariat Energie Atomique Dispositif optoelectronique et son procede de fabrication
US9099573B2 (en) 2013-10-31 2015-08-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Nano-structure semiconductor light emitting device
US9450147B2 (en) * 2013-12-27 2016-09-20 Apple Inc. LED with internally confined current injection area
EP2960950B1 (de) 2014-06-26 2023-01-25 AZUR SPACE Solar Power GmbH Mehrfach-solarzelle
WO2017031265A1 (en) * 2015-08-18 2017-02-23 Wake Forest University Frequency dependent light emitting devices
US20170207365A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Google Inc. Layered active region light emitting diode

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009137556A2 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 Kyma Technologies, Inc. Group iii nitride templates and related heterostructures, devices, and methods for making them
CN105594000A (zh) * 2013-09-30 2016-05-18 艾利迪公司 具有发光二极管的光电子器件
CN104900746A (zh) * 2015-05-14 2015-09-09 南京大学 一种基于径向结叠层结构的三原色光电探测方法

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