DE102020001844B3

DE102020001844B3 - Stapelförmiges photonisches lll-V-Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE102020001844B3
Application number: DE102020001844.0A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Strobl; Gregor Keller; Daniel Fuhrmann; Clemens Wächter
Original assignee: Azur Space Solar Power GmbH
Current assignee: Azur Space Solar Power GmbH
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2021-01-28
Anticipated expiration: 2040-03-21

Abstract

Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement, in der genannten Reihenfolge aufweisend eine zumindest gebietsweise ausgebildete erste metallische Anschlusskontaktschicht, eine zumindest gebietsweise ausgebildete hochdotierte erste Halbleiterkontaktschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine zumindest gebietsweise ausgebildete Halbleiterzwischenschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, ein sehr schwach dotiertes Absorptionsgebiet des erste oder zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer Schichtdicke von 20 µm - 2000 µm, eine zumindest gebietsweise ausgebildete zweite metallische Anschlusskontaktschicht, wobei das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement zusätzlich eine dotierte III-V-Halbleiterpassivierungsschicht des ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyps aufweist, die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht auf einer Oberseite des Absorptionsgebiets angeordnet ist und eine Kontaktlochdurchgangsöffnung aufweist, die Halbleiterzwischenschicht den Bereich der Kontaktlochdurchgangsöffnung sowie einen angrenzenden Oberflächenbereich der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht bedeckt, die erste Halbleiterkontaktschicht auf oder über einer Oberseite der Halbleiterzwischenschicht und die erste metallische Anschlusskontaktschicht auf einer Oberseite der ersten Halbleiterkontaktschicht angeordnet ist und eine Energiebandlücke der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht von einer Energiebandlücke des Absorptionsgebiets abweicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement.
III-V-Halbleiterdioden werden inzwischen mit jeweils angepassten Parametern in den verschiedensten Bereichen eingesetzt.
Aus „GaAs Power Devices“ von German Ashkinazi, ISBN 965-7094-19-4, Seite 8 und 9 ist eine hochspannungsfeste Halbleiterdiode mit p⁺ - n - n⁺ Struktur bekannt.
Weitere hochspannungsfeste III-V- Halbleiterdioden und entsprechende Herstellungsverfahren sind auch aus den Druckschriften DE 10 2016 013 540 A1 , DE 10 2016 013 541 A1 , DE 10 2016 015 056 A1 , DE 10 2017 002 935 A1 und DE 10 2017 002 936 A1 bekannt. Aus der US 4 639 999 A ist ein Verfahren zur Herstellung von IR-LED aus GaAs bekannt.
III-V-Halbleiterdioden werden als Pixel in 2D-Pixel-Array-Detektoren eingesetzt.
Beispielsweise sind Infrarotdetektoren aus „InGaAs NIR focal plane arrays for imaging and DWDM applications“, Barton et al., Infrared Detectors and Focal Plane Arrays VII, Proc. Of SPIE Vol. 4721, 2002, bekannt. Die beschriebenen III-V-Halbleiterdiodenstrukturen weisen jeweils ein gitterangepasstes InGaAs Absorptionsgebiet auf einem n+ InP Substrat, ein durch Diffusion erzeugtes p+ Kontaktgebiet und eine InP Passivierungsschicht auf.
Entsprechende Infrarotdetektoren sind auch aus „Multiplexed 256 Element InGaAs Detector Arrays for 0.8 - 1.7 um Room-Temperature Operation“, Olsen et al., Infrared Technology XIV, SPIE Vol. 972, 279 und aus „InGaAs fe focal plane arrays developments at III-VLab“, Rouvie et al., Infrared Technology and Applications XXXVIII, Proc. Of SPIE Vol. 8358, 835308, 2012, doi: 10.1117/12.921134 bekannt.
Auch aus „FPA Development from InGaAs InSb to HgCdTe“, Yuan et al., Infrared Technology and Applications XXXIV, Proc. of SPIE Vol. 6940, 69403C, 2008, doi: 10.1117/12.782735 ist ein Infrarotdetektor bekannt, wobei verschiedene p-i-n Strukturen mit InGaAs mit unterschiedlichem Indium-Gehalt als Absorptionsgebiet auf einem InP Substrat gegebenenfalls mit einer Pufferschicht, sowie Pixel-Arrays auf Basis von InSb und HgCdTe beschrieben werden.
Aus „A Method for Adjusting the Performance of Epitaxial GaAs X-ray Detectors“, Sun, G.C. and Bourgoin, J.C., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A, 2003, vol. 512, pp. 355-360, aus „GaAs Schottky versus p/i/n Diodes for Pixellated X-ray Detectors", Bourgoin, J.C. and Sun, G.C., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A, 2002, vol. 487, pp. 47-49, ebenso aus der DE 602 21 638 T2 , ist ein Verfahren und Gerät zur Herstellung eines GaAs-Detektors für eine Röntgenstrahl-Erfassung und eine Bildaufnahme bekannt. Des Weiteren ist aus der WO 2004/ 081 604 A2 eine weitere GaAs-Bildaufnahmevorrichtung zur Detektion von Röntgenstrahlung bekannt.
Als Pixel eines Röntgendetektors sind p-i-n Strukturen aus GaAs aus „GaAs Pixel-Detector Technology for X-ray Medical Imaging“, Lezhneva et al., Russian Microelectronics, Vol. 34, No. 4, 2005, pp. 229-241, bekannt, wobei sowohl epitaktisch gewachsene als auch implantierte p+ Kontaktgebiet offenbart werden. Alternativ werden GaAs basierte Schottky Dioden offenbart.
Ein ebenfalls auf Schottky-Dioden basierender Röntgendetektor auf GaAs-Basis ist aus „GaAs X-Ray System Detectors for Medical Applications", Rizzi et al., https://www.researchgate.net/publication/237780321, bekannt.
Nachteilig an den beschriebenen Strukturen sind die Rest- bzw. Leckströme, die bei einem Betrieb in Sperrrichtung, insbesondere über die Ränder der planaren p-n Übergänge bzw. der Mesa-Strukturen auftreten.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung anzugeben, die den Stand der Technik weiterbildet.
Die Aufgabe wird durch einen III-V-Halbleiterdetektor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß dem Gegenstand der Erfindung wird ein stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement bereitgestellt.
Das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement weist eine zumindest gebietsweise ausgebildete erste metallische Anschlusskontaktschicht, eine zumindest gebietsweise ausgebildete hochdotierte erste Halbleiterkontaktschicht , eine zumindest gebietsweise ausgebildete Halbleiterzwischenschicht, ein Absorptionsgebiet und eine zumindest gebietsweise ausgebildete zweite metallische Anschlusskontaktschicht auf, wobei die genannten Schichten und Gebiete in der genannten Reihenfolge aufeinander folgen bzw. untereinander angeordnet sind.
Die erste hochdotierte Halbleiterkontaktschicht weist einen ersten Leitfähigkeitstyp, eine Dotierstoffkonzentration von mindestens 1•10¹⁸ cm^-3 und eine erste Gitterkonstante auf.
Die Halbleiterzwischenschicht weist den ersten Leitfähigkeitstyp, eine Dotierstoffkonzentration von 1·10¹⁴ cm^-3 - 1·10¹⁶ cm^-3 oder von 1·10¹⁴ cm^-3 - 1·10¹⁷ cm^-3 oder von 1·10¹⁴ cm^-3 - 5·10¹⁷ cm^-3 und einer Schichtdicke von mindestens 0,5 µm oder mindestens 5 µm auf.
Das Absorptionsgebiet weist den ersten oder einen zweiten Leitfähigkeitstyp, eine Dotierstoffkonzentration von 8·10¹¹ - 8·10¹⁴ cm^-3, die erste Gitterkonstante, eine erste Energiebandlücke und eine Schichtdicke zwischen 80 µm und 2000 µm oder von 500 µm - 2000 µm oder von 900 µm - 2000 µm auf.
Außerdem weist das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement eine III-V-Halbleiterpassivierungsschicht auf. Die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht weist die erste Gitterkonstante, eine sich von der ersten Energiebandlücke unterscheidende zweite Energiebandlücke, den ersten oder den zweiten Leitfähigkeitstyp und eine Dotierstoffkonzentration in einem Bereich zwischen 1·10¹⁴ und 5·10¹⁸ cm^-3 auf.
In einer Weiterbildung ist die zweite Energiebandlücke der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht größer als die erste Energiebandlücke des Absorptionsgebiets.
Die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht ist auf der Oberseite des Absorptionsgebiets angeordnet und weist eine Kontaktlochdurchgangsöffnung auf, wobei die Halbleiterzwischenschicht den Bereich der Kontaktlochdurchgangsöffnung sowie einen an die Kontaktlochdurchgangsöffnung angrenzenden Oberflächenbereich der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht bedeckt.
Die erste Halbleiterkontaktschicht ist auf oder über einer Oberseite der Halbleiterzwischenschicht angeordnet und die erste metallische Anschlusskontaktschicht ist auf einer Oberseite der ersten Halbleiterkontaktschicht angeordnet.
Die Kontaktlochdurchgangsöffnung weist beispielsweise einen Durchmesser von mindestens 1 µm auf. Der von der Halbleiterzwischenschicht bedeckte Oberflächenbereich der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht weist beispielsweise eine Breite von mindestens 100 nm und höchstens 10 µm auf.
Die erste Halbleiterkontaktschicht überdeckt die Halbleiterzwischenschicht vollständig oder teilweise, reicht aber nicht über die Halbleiterzwischenschicht hinaus auf die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht.
In einer anderen Ausführungsform reicht die erste Halbleiterkontaktschicht über die erste Halbleiterzwischenschicht hinaus.
Es wird angemerkt, dass es sich auch bei dem Absorptionsgebiet um eine Halbleiterschicht handelt.
Es versteht sich, dass das photonische III-V-Halbleiterbauelement mit einer n-auf-p oder einer p-auf-n Struktur ausgebildet sein kann. Entsprechend ist entweder der erste Leitfähigkeitstyp n und der zweite Leitfähigkeitstyp p oder vice versa.
Es sei auch angemerkt, dass die metallischen Anschlusskontaktschichten jeweils elektrisch sehr gut leitfähig sind. Bevorzugt bestehen die metallischen Anschlusskontaktschichten aus einer oder mehreren Metallschichten, wobei die Metallschichten bevorzugt Ge und/oder Au und/oder Ag und/oder Pd umfassen.
Die metallischen Anschlusskontaktschichten stellen zu der hochdotierten erste Halbleiterkontaktschicht sowie zu einer weiteren Halbleiterschicht, z.B dem Absorptionsgebiet oder einer zweiten hochdotierten Halbleiterkontaktschicht, einen elektrisch niederohmigen Kontakt her.
Es versteht sich auch, dass die jeweilige Halbleiterschicht hierfür jeweils unmittelbar an die entsprechende metallische Anschlusskontaktschicht angrenzt.
Des Weiteren versteht es sich, dass die Anschlusskontaktschichten mittels Bonddrähte mit Kontaktfingern, den sogenannten Pins, und / oder mittels Kontaktpunkten, sogenannten Bumps, mit Flip-Chip-Montage verschaltet sind, indem das photonische Bauelemente oder auch mehrere photonische Bauelemente auf einem Träger beispielsweise in Form eines Leadframes angeordnet sind.
Alle Halbleiterschichten, also insbesondere das Absorptionsgebiet, die erste Halbleiterkontaktschicht und die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht des photonischen III-V-Halbleiterbauelements sind bevorzugt epitaktisch erzeugt.
Das Absorptionsgebiet, die Halbleiterzwischenschicht und die erste Halbleiterkontaktschicht sowie gegebenenfalls weitere Halbleiterschichten, wie z.B. eine zweite hochdotierte Halbleiterkontaktschicht, bestehen beispielsweise aus GaAs oder umfassen beispielsweise GaAs.
Die vorgenannten Schichten werden beispielsweise nacheinander auf einem GaAs-Substrat oder auf einem Ge-Substrat, z.B. mit einer InGaP-Zwischenschicht oder InGaAs Zwischenschicht zum Ausgleichen des Gitterkonstantenunterschieds zwischen Germanium und Galliumarsenid, aufgewachsen. Es versteht sich, dass die Zwischenschicht als metamorphe Pufferschicht ausgebildet ist.
Das Aufwachssubstrat, also z.B. das GaAs-Substrat oder das Ge-Substrat mit der InGaP-Zwischenschicht, wird anschließend durch Schleifen und / oder Ätzen und / oder andere Prozesse, z.B. Ablösen, vollständig oder zumindest zu einem Teil entfernt.
In einer Ausführungsform wird hierfür während eines Herstellungsprozesses des stapelförmigen III-V-Halbleiterbauelements eine Ätzstoppschicht unterhalb des Absorptionsgebiets eingefügt. Die Ätzstoppschicht wird beispielsweise zwischen dem Absorptionsgebiet und einer Pufferschicht oder einer Substratschicht oder zwischen einer zweiten Halbleiterkontaktschicht und einer Pufferschicht oder einer Substratschicht oder zwischen einer Pufferschicht und einer Substratschicht erzeugt.
Die Ätzstoppschicht ermöglicht ein nachfolgendes Ablösen der Substratschicht und der Pufferschicht oder nur der Substratschicht mittels eines Ätzprozesses, z.B. nasschemisches Ätzen. Insbesondere ermöglicht es die Ätzstoppschicht, Substrat und/oder Pufferschicht ohne einen mechanischen Schleifprozess zu entfernen.
Die Ätzstoppschicht selbst kann danach auch entfernt werden. Die Ätzstoppschicht weist eine starke chemische Anisotropie gegenüber den angrenzenden Schichten auf, das heißt die Ätzrate für die Ätzstoppschicht und die anschließende Schicht unterscheiden sich mindestens um einen Faktor 10.
Die Ätzstoppschicht besteht üblicherweise aus GaInP oder AlGaAs und die umgebenden Schichten aus GaAs oder GaInAs. Die entfernten Schichten sind in dem finalen Bauelement nicht mehr vorhanden.
In einer weiteren Ausführungsform wird auf einem Ge-Substrat eine InGaP-Schicht oder InGaAs-Zwischenschicht zum Ausgleich eines Gitterkonstantenunterschieds zu folgenden GaAs-Schichten des III-V-Bauelements aufgewachsen, wobei die InGaP-Zwischenschicht gleichzeitig als Ätzstoppschicht dient.
Anschließend werden die Halbleiterschichten des Bauelements, bevorzugt aus GaAs, epitaktisch erzeugt. Später wird erst das Ge-Substrat mittels eines Ätzprozesses entfernt und danach mittels eines weiteren Ätzprozesses, z.B. nasschemisches Ätzen, die InGaP-Zwischenschicht von dem photonischen GaAs-Bauelement entfernt.
Alternativ zu dem vollständigen Entfernen des Aufwachssubstrats wird das Aufwachssubstrat nur teilweise entfernt. Beispielsweise wird ein mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiertes GaAs-Substrat verwendet, so dass eine verbleibende dünne Schicht eine hochdotierte zweite Halbleiterkontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps ausbildet.
Die Kontaktlochdurchgangsöffnung der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht ist beispielsweise mittels einer den Bereich der Kontaktlochdurchgangsöffnung aussparenden Maske und eines die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht im Bereich der Aussparung entfernenden Ätzprozesses erzeugt.
Es versteht sich, dass durch den Ätzschritt auch ein in das Absorptionsgebiet hinein reichender Graben entstehen kann, da gemäß bevorzugter Ausführungsformen keine oder nur eine sehr geringe Ätz-Selektivität zwischen dem Material der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht und dem Material des Absorptionsgebiets besteht.
In einer alternativen Ausführungsform besteht eine hohe Ätz-Selektivität zwischen dem Material der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht und dem Material des Absorptionsgebiets, sodass kein oder nur ein geringer in das Absorptionsgebiet hineinreichender Graben entsteht.
Nach einem Entfernen der Maske werden die Halbleiterzwischenschicht und die erste Halbleiterkontaktschicht beispielsweise nacheinander aufgewachsen. Anschließend werden die aufgewachsenen Halbleiterschichten beispielsweise auf einem Oberflächenabschnitt der Halbleiterpassivierungsschicht bis zur Halbleiterpassivierungsschicht in einem Ätzschritt wieder entfernt.
Alternativ oder ergänzend sind eine oder mehrere Schichten des photonischen III-V-Halbleiterbauelements mittels eines Wafer-Bonds miteinander verbunden.
Es versteht sich auch, dass zumindest die mindestens eine Halbleiterkontaktschicht, das als Halbleiterschicht ausgebildete Absorptionsgebiet und die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht des photonischen III-V-Bauelements jeweils mindestens ein Element der III. Hauptgruppe und mindestens ein Element der V. Hauptgruppe aufweisen. Bevorzugt bestehen die genannten Schichten bzw. Gebiete aus III-V-Materialien, z.B. GaAs, AlGaAs, InGaP, GaAsP, InGaAs oder InP.
Es wird angemerkt, dass ein aus einem III-V-Material bestehendes Gebiet bzw. Schicht nur im Wesentlichen aus III-V-Material bestehen muss bzw. neben einem III-V-Material, also einem Material welches einen oder mehrere Elemente der III. und/oder V. Hauptgruppe umfasst, gegebenenfalls noch Verunreinigungen und/oder Dotierstoffe und/oder Störstellen aufweisen kann.
Entsprechendes gilt für ein aus GaAs oder einer anderen ausdrücklich genannten Materialkombination bestehenden Halbleitergebiet bzw. eine Halbleiterschicht.
Weist eine Schicht eine ausdrücklich genannte Materialkombination auf, so wird damit ausgedrückt, dass das Material der Schicht aus einer Verbindung der ausdrücklich genannten Materialien und gegebenenfalls weiteren Elementen der III. und/oder V. Hauptgruppe besteht. Eine GaAs aufweisende Schicht kann also beispielsweise eine InGaAs-Schicht sein
In Weiterbildungen weist das photonische III-V-Halbleiterbauelement zusätzlich Halbleiterschichten aus anderen Halbleitermaterialien oder zusätzliche Schichten aus anderen nicht-Halbleiter-Materialien, z.B. eine Nitridschicht oder eine Oxidschicht oder eine Polyimidschicht als weitere Passivierungsschicht, auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen das Absorptionsgebiet und die erste Halbleiterkontaktschicht sowie gegebenenfalls unterhalb des Absorptionsgebiets folgende Halbleiterschichten aus GaAs oder aus InGaAs oder weisen einen Indium-Gehalt von höchstens 30% auf, da GaAs und InGaAs eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit aufweisen.
Die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht besteht beispielsweise aus InGaP oder InAlP oder InAlGaP oder AlGaAs. Gemäß einer Weiterbildung weist die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht eine höhere Energiebandlücke als das Absorptionsgebiet auf.
III-V-Halbleiter, insbesondere GaAs, liefern eine besonders hohe Elektronenbeweglichkeit von 8800 Vs/cm bei einer Dotierung kleiner als 1·10¹⁵ cm^-3. Beispielsweise beträgt die Elektronenbeweglichkeit in InGaAs bei einer Dotierung von höchstens 1·10¹⁵ cm^-3 ca. 12.000 Vs/cm.
Niedrig dotierte dicke Schichten, wie die erfindungsgemäße Absorptionsschicht, lassen sich inzwischen beispielsweise mittels MOVPE oder LPE abscheiden, wodurch ein dem Bauelement entsprechender Schichtstapel auf einfache Weise erzeugt werden kann.
Durch die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht werden Leckströme im Randbereich und über die Oberfläche des Halbleiterbauelements bzw. über den Rand verlaufende Strompfad unterdrückt. Mit dem erfindungsgemäßen photonischen Halbleiterbauelement lassen sich Durchbruchfeldstärken von bis zu 40V/µm und sehr zuverlässig Durchbruchfeldstärken von über 20 V/µm erreichen.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Halbleiterstruktur sind ein besonders geringer Sperrstrom und eine hohe Durchbruchspannung. Insbesondere weist die Durchbruchkennlinie einen idealen Verlauf auf.
Mit dem besonders dicken Absorptionsgebiet oberhalb von 80 µm bis zu einer Dicke von 2000 µm oder einer Dicke zwischen 500 µm und 2000 µm oder zwischen 800 µm und 2000 µm und der besonders hohen Sperrspannung eignet sich die erfindungsgemäße Halbleiterstruktur besonders als Pixel zur Strahlungsdetektion insbesondere zur Detektion von Röntgenstrahlen. Anders ausgedrückt, das photonische Bauelement eignet sich insbesondere als Röntgendetektor.
Mittels der erfindungsgemäßen III-V-Halbleiterpassivierungsschicht werden auch bei hohen Sperrspannungen oberhalb von 400 V besonders niedriger Sperrströme kleiner als 1 µA erreicht. Insbesondere liegen die Sperrströme in einem Bereich zwischen 0,5 nA und 50 nA oder unterhalb von 100 nA.
Hierdurch lassen sich hohe Rückwärtsspannungen anlegen um die mittels einer Absorption erzeugten Ladungsträger in Richtung des p-n Übergangs zu trennen. Es versteht sich, dass sich hierdurch eine sehr hohe Empfindlichkeit des Detektors erzielen lässt. Vorzugsweise liegen die Ströme im Betrieb des photonischen Bauelements kleiner als 100 mA oder kleiner als 10 mA oder kleiner als 1mA.
Außerdem treten an der Grenzfläche zwischen dem Absorptionsgebiet und der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht im Vergleich zu einer Grenzfläche eines Absorptionsgebiets zu einer üblichen Passivierungsschicht, wie z.B. Si₃N₄ oder SiO₂, deutlich weniger Rekombinationen auf, wodurch die Empfindlichkeit des Bauelements ebenfalls erhöht wird und die Leckströme wesentlich reduziert werden. Insbesondere werden durch die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht im Vergleich zu einer üblichen SiN oder SiO Passivierungsschicht Oberflächenzustände besser abgesättigt.
Ein Vorteil ist dabei, dass die Passivierungswirkung der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht durch eine im Vergleich zum Absorptionsgebiet erhöhte Energiebandlücke die Ladungsträger von der Oberfläche ferngehalten und so effektiv Leckströme reduziert werden können.
Mittels der besonders dünnen zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht, gegebenenfalls nicht flächig sondern punktförmig oder fingerförmig bzw. streifenförmig ausgeführt, und mittels einer dünnen ersten Halbleiterkontaktschicht sowie gegebenenfalls durch Weglassen der zweiten Halbeiterkontaktschicht wird die Durchlässigkeit für Photonen, beispielsweise Röntgenstrahlen, erhöht. Hierdurch eignet sich das erfindungsgemäße photonische Halbleiterbauelement insbesondere als Pixel eines Pixel-Array-Röntgendetektors.
Vorzugsweise weist die zweite metallische Anschlusskontaktschicht eine Dicke kleiner als 100 µm oder kleiner als 10 µm oder kleiner als 2 µm oder kleiner als 1µm jedoch größer als 0,1 nm auf.
In einer ersten Ausführungsform ist die zweite metallische Anschlusskontaktschicht mit der Unterseite des Absorptionsgebiets oder mit einer Unterseite einer unterhalb des Absorptionsgebiets angeordneten Pufferschicht oder mit einer Unterseite einer unterhalb des Absorptionsgebiets angeordneten Substratschicht oder mit einer Unterseite einer unterhalb des Absorptionsgebiets angeordneten zweiten hochdotierten Halbleiterkontaktschicht stoffschlüssig verbunden.
Es versteht sich außerdem, dass das photonische Bauelement zur Detektion von Strahlen so ausgerichtet wird, dass diese auf die zweite metallische Anschlusskontaktschicht und die Unterseite des Bauelements auftreffen. Die Begriffe „unten“ und „oben“ bzw. „unterhalb“ und „oberhalb“ dienen lediglich dazu, die Anordnung der einzelnen Schichten und Gebiete zueinander zu beschreiben und geben keine absolute Richtung an.
In einer ersten Ausführungsform weist die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht eine Schichtdicke zwischen 10 nm - 3 µm oder zwischen 20 nm - 2 µm auf.
In einer weiteren Ausführungsform weist die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht InGaP oder AlGaAs oder InGaAsP oder InAlP oder InAlGaP auf oder besteht aus InGaP oder aus AlGaAs oder aus InGaAsP oder aus InAlP oder aus InAIGaP.
In einer alternativen Weiterbildung weist das photonische III-V-Halbleiterbauelement eine zumindest gebietsweise ausgebildete hochdotierte zweite Halbleiterkontaktschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierstoffkonzentration von mindestens 1·10¹⁷ cm^-3, einer dem Absorptionsgebiet zugewandte Oberseite und einer Unterseite auf, wobei die zweite Halbleiterkontaktschicht unterhalb des Absorptionsgebiets und oberhalb der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht angeordnet ist.
In einer Weiterbildung weist die zweite Halbleiterkontaktschicht eine Schichtdicke von 0,5 µm - 150 µm oder von 0,5 µm - 50 µm oder von 0,5 µm - 10 µm oder von 0,5 µm - 5 µm auf.
In einer anderen Ausführungsform weist das Absorptionsgebiet den ersten Leitfähigkeitstyp und die Halbleiterpassivierungsschicht den zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Außerdem ist eine zumindest gebietsweise ausgebildete dritte metallische Anschlusskontaktschicht stoffschlüssig in einem ersten Abstand zu der Halbleiterzwischenschicht auf einer Oberseite der Halbleiterpassivierungsschicht angeordnet und mit der Halbleiterpassivierungsschicht stoffschlüssig verbunden.
In einer weiteren Ausführungsform ist die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht auf dem Absorptionsgebiet und/oder das Absorptionsgebiet auf einer Halbleiterkontaktschicht oder auf einer Pufferschicht oder auf einer Substratschicht epitaktisch erzeugt.
In einer anderen Weiterbildung ist die erste Halbleiterkontaktschicht auf der Halbleiterzwischenschicht und/oder die Halbleiterzwischenschicht auf der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht und auf dem Absorptionsgebiet oder auf einer weiteren Zwischenschicht epitaktisch erzeugt.
In einer anderen Ausführungsform weist die zweite metallische Anschlusskontaktschicht eine Schichtdicke von 5 nm - 2 µm oder von 10 nm - 1 µm auf.
In weiteren alternativen Ausführungsformen ist die zweite metallische Anschlusskontaktschicht flächig oder fingerförmig oder punktförmig ausgebildet.
In einer weiteren Weiterbildung weist das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement eine weitere Passivierungsschicht auf, wobei die weitere Passivierungsschicht zumindest eine Oberseite der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht überdeckt.
Die weitere Passivierungsschicht umfasst In einer ersten Ausführungsform Si_xN_y und / oder Si_xO_y und / oder SiNO_x und/oder Polyimid oder besteht aus Si_xN_y und / oder Si_xO_y und / oder SiNO_x und/oder Polyimid.
In einer anderen Weiterbildung weist das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement eine Pufferschicht auf, wobei die Pufferschicht unterhalb der Unterseite des Absorptionsgebiets und oberhalb der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht angeordnet ist und an einer dem Absorptionsgebiet zugewandten Oberseite die erste Gitterkonstante und an einer Unterseite eine von der ersten Gitterkonstanten abweichenden zweite Gitterkonstante aufweist.
In einer anderen Ausführungsform weist das photonische III-V-Halbleiterbauelement eine Substratschicht auf, wobei die Substratschicht unterhalb der Unterseite des Absorptionsgebiets und oberhalb der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht angeordnet ist und die erste Gitterkonstante oder eine von der ersten Gitterkonstanten abweichende zweite Gitterkonstante aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform weist das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement eine zweite Halbleiterzwischenschicht mit einer Dotierstoffkonzentration von 1·10¹⁴ cm^-3 - 1·10¹⁶ cm^-3 oder von 1·10¹⁴ cm^-3 - 1·10¹⁷ cm^-3 oder von 1·10¹⁴ cm^-3 - 5·10¹⁷ cm^-3 und einer Schichtdicke von höchstens 50 µm oder höchstens 20 µm auf, wobei die Halbleiterzwischenschicht unterhalb des Absorptionsgebiets und oberhalb der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht angeordnet ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
Bevorzugt ist die Halbleiterzwischenschicht zwischen dem sehr niedrig dotierten Absorptionsgebiet und einer hochdotierten zweiten Halbleiterkontaktschicht angeordnet, um die Leckströme zu reduzieren, die Durchbruchspannung zu erhöhen und damit die Hochspannungseigenschaften zu verbessern.
In einer anderen Weiterbildung weist ein 2D-Pixelarray-Detektor ein Halbleitersensorarray auf, wobei das Sensorarray eine Halbleiterstruktur aus einer Vielzahl von stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelementen gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Hierbei werden gleichartige Teile mit identischen Bezeichnungen beschriftet. Die dargestellten Ausführungsformen sind stark schematisiert, d.h. die Abstände und die laterale und die vertikale Erstreckung sind nicht maßstäblich und weisen, sofern nicht anders angegeben, auch keine ableitbaren geometrischen Relationen zueinander auf. Darin zeigen, die

1 eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements,
2 eine Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements,
3 eine Querschnittansicht einer dritten Ausführungsform des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements,
4 eine Querschnittansicht einer vierten Ausführungsform des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements,
5 eine Querschnittansicht einer fünften Ausführungsform des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements,
6 eine Aufsicht auf eine Oberseite der ersten Ausführungsform des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements,
7 eine Aufsicht auf eine Unterseite einer sechsten Ausführungsform des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements,
8 eine Aufsicht auf eine Unterseite einer siebten Ausführungsform des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements,
9 eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform eines 2D-Pixelarray-Detektors,
10 eine Aufsicht auf eine Oberseite einer weiteren Ausführungsform des 2D-Pixelarray-Detektors.

Die Abbildung der 1 zeigt ein stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement 10 mit einer zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht 18, einem Absorptionsgebiet 12, einer Halbleiterzwischenschicht 24, einem hochdotierten erste Halbleiterkontaktgebiet 16, einer ersten metallischen Anschlusskontaktschicht 20 und einer III-V-Halbleiterpassivierungsschicht 22.
Das Absorptionsgebiet 12 ist mit Dotierstoffen eines zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer niedrigen bis sehr niedrigen Dotierstoffkonzentration von 8·10¹¹ - 8·10¹⁴ cm^-3 dotiert und weist eine erste Gitterkonstante und eine Schichtdicke D12 von mindestens 80 µm, z.B. 100 µm oder 1000 µm, auf.
An einer Unterseite des Absorptionsgebiets 12 folgt stoffschlüssig die zweite metallische Anschlusskontaktschicht 18, die als dünne planare Metallschicht mit einer Schichtdicke D18 von höchstens 2 µm, z.B. 10 nm ausgebildet ist.
Die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht 22 ist auf einer Oberseite des Absorptionsgebiets 12 angeordnet und stoffschlüssig verbunden. Die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht 22 weist eine Kontaktlochdurchgangsöffnung mit einer Breite B22 auf.
Die Halbleiterzwischenschicht weist einen ersten Leitfähigkeitstyp und eine Dotierstoffkonzentration von etwa 10¹⁵ cm^-3 auf. Die Halbleiterzwischenschicht erstreckt sich über die Kontaktlochdurchgangsöffnung und einen an die Kontaktlochdurchgangsöffnung angrenzenden Oberflächenrandbereich der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht 22 und ist mit dem Oberflächenrandbereich sowie mit der Oberseite des Absorptionsgebiets in der Kontaktlochdurchgangsöffnung stoffschlüssig verbunden.
Das hochdotierte erste Halbleiterkontaktgebiet 16 weist Dotierstoffe des ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierstoffkonzentration von mindestens 1•10¹⁸ cm^-3 auf und bedeckt stoffschlüssig eine Oberseite der Halbleiterzwischenschicht 24.
Die erste metallische Anschlusskontaktschicht 20 ist auf einer Oberseite der ersten Halbleiterkontaktschicht 16 angeordnet, wobei die metallische Anschlusskontaktschicht 20 einen zumindest näherungsweise konzentrisch angeordneten Teil der Oberseite der ersten Halbleiterkontaktschicht 16 überdeckt.
Die Abbildung der 2 zeigt eine Querschnittansicht des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements In einer zweiten Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Abbildung der 1 erläutert.
Das photonische III-V-Halbleiterbauelement 10 weist das Absorptionsgebiet 12 mit Dotierstoffen des ersten oder des zweiten Leitfähigkeitstyps sowie eine zweite hochdotierte Halbleiterkontaktschicht 14 auf, wobei die zweite Halbleiterkontaktschicht 14 den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und zwischen dem Absorptionsgebiet 12 und der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht 18 angeordnet ist.
Es versteht sich, dass sich ein p-n Übergang in Abhängigkeit von dem Leitfähigkeitstyps des Absorptionsgebiets 12 entweder zwischen dem Absorptionsgebiet 12 und dem zweiten hochdotierten Halbleiterkontaktschicht 14 oder zwischen dem Absorptionsgebiet 12 und der Halbleiterzwischenschicht 24 ausbildet.
Optional (gestrichelt dargestellt) weist das III-V-Halbleiterbauelement 10 ein weitere Passivierungsschicht 26, z.B. eine Oxidschicht, auf, wobei die weitere Passivierungsschicht 26 die ansonsten freiliegende Oberfläche der III-V-Passivierungsschicht 22 bedeckt.
Die Abbildung der 3 zeigt eine Querschnittansicht des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements In einer dritten Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Abbildung der 2 erläutert.
Auf einer Oberseite der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht 22 des photonischen III-V-Halbleiterbauelements 10 ist eine zumindest gebietsweise ausgebildete dritte metallische Anschlusskontaktschicht 30 angeordnet und mit der Oberseite der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht 22 stoffschlüssig verbunden.
Die dritte metallische Anschlusskontaktschicht ist in einem ersten Abstand A1 zu der Halbleiterzwischenschicht 24 angeordnet.
Außerdem weist die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht 22 den zweiten Leitfähigkeitstyp und das Absorptionsgebiet 12 den ersten Leitfähigkeitstyp auf.
Die Abbildung der 4 zeigt eine Querschnittansicht des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements In einer vierten Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Abbildung der 2 erläutert.
Das photonische III-V-Halbleiterbauelement 10 weist zusätzlich eine Pufferschicht 32 auf, wobei die Pufferschicht 32 an einer Oberseite die erste Gitterkonstante und an einer Unterseite eine zweite Gitterkonstante aufweist.
Die Oberseite der Pufferschicht 32 ist stoffschlüssig mit der Unterseite des Absorptionsgebiets 12 verbunden und die Unterseite der Pufferschicht 32 ist stoffschlüssig mit der Oberseite der hochdotierten Halbleiterkontaktschicht 14 verbunden. Die Halbleiterkontaktschicht 14 weist die zweite Gitterkonstante auf.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform weist das photonische III-V-Halbleiterbauelement die Pufferschicht 32, aber keine Halbleiterkontaktschicht 14 auf, so dass die erste metallische Anschlusskontaktschicht 18 stoffschlüssig mit der Unterseite der Pufferschicht 32 verbunden ist.
Die Abbildung der 5 zeigt eine Querschnittansicht des stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelements In einer fünften Ausführungsform. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Abbildung der 2 erläutert.
Das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement 10 weist zusätzlich zu der zweiten Halbleiterkontaktschicht 14 eine zweite Halbleiterzwischenschicht 34 auf, wobei die zweite Halbleiterzwischenschicht 34 zwischen der Halbleiterkontaktschicht 14 und dem Absorptionsgebiet 12 angeordnet ist, eine Schichtdicke von höchstens 50 µm oder höchsten 20 µm, den zweiten Leitfähigkeitstyp und eine Dotierstoffkonzentration zwischen 1·10¹⁴ cm^-3 und 1·10¹⁶ cm^-3 aufweist.
In der Abbildung der 6 ist eine Aufsicht auf die erste Ausführungsform des stapelförmigen photonisches III-V-Halbleiterbauelements dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Abbildung der 1 erläutert.
Das III-V-Halbleiterbauelement weist einen rechteckigen Umfang auf, während ein Umfang der ersten hochdotierten Halbleiterkontaktschicht 16 und der darunter liegenden Halbleiterzwischenschicht 24 rund ausgebildet ist. Ebenfalls rund ausgebildet ist ein Umfang der ersten metallischen Anschlusskontaktschicht 20, wobei die erste metallische Anschlusskontaktschicht konzentrisch zu der hochdotierten ersten Halbleiterkontaktschicht 16 angeordnet ist.
Es versteht sich, dass die genannten Umfänge nicht immer die hier dargestellte Form aufweisen müssen. Während sich mittels Maskenprozessen runde Umfangsformen für die Kontaktlochdurchgangsöffnung sowie die auf das Absorptionsgebiet folgenden Schichten auf einfache Weise herstellen lassen und vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweisen, ist eine eckige, insbesondere rechteckige oder quadratische Form des Bauelements durch einen Vereinzelungsschritt mittels sägen einfach realisierbar.
In den Abbildungen der 7 und 8 ist jeweils eine Aufsicht auf eine Unterseite des stapelförmigen photonisches III-V-Halbleiterbauelements gemäß weiterer Ausführungsformen dargestellt. Im Folgenden werden nur die Unterschiede zu der Abbildung der 1 erläutert.
In der 7 ist eine fingerförmige Ausgestaltung der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht 18 dargestellt, wobei die einzelnen fingerförmigen Abschnitte der zweiten Anschlusskontaktschicht 18 gemäß der dargestellten Ausführung parallel zueinander verlaufen und mittels eines quer verlaufenden fingerförmigen Abschnitts elektrisch leitend verbunden sind.
Nicht dargestellt sind Ausführungsformen bei denen eine fingerförmige Anschlusskontaktschicht 18 auf einer zweiten Halbleiterkontaktschicht 14 oder einer anderen untersten Halbleiterschicht des III-V-Halbleiterbauelements 10 angeordnet ist.
In 8 ist eine punktförmige Ausgestaltung der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht 18 auf der zweiten Halbleiterkontaktschicht 14 dargestellt, wobei die zweite metallische Anschlusskontaktschicht 18 einen quadratischen Umfang aufweist und in einer Ecke der Unterseite des Absorptionsgebiets 12 angeordnet ist.
Nicht dargestellt sind Ausführungsformen mit einer punktförmigen Anschlusskontaktschicht 18 mit rechteckigem, mehreckigem, kreisförmigem oder ovalem Umfang und einer beliebigen Position auf der Unterseite des Absorptionsgebiets.
Ebenso wenig dargestellt sind Ausführungsformen bei denen die punktförmige Anschlusskontaktschicht 18 direkt auf dem Absorptionsgebiet 12 oder auf einer anderen Halbleiterzwischenschicht 24 angeordnet ist.
Die Abbildungen der 9 und 10 zeigen einen Querschnitt sowie eine Aufsicht auf verschiedene Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen 2D-Pixelarray-Detektors 100.
Der 2D-Pixelarray-Detektor 100 weist mehrere photonische III-V-Halbleiterbauelemente 10 auf. Die Halbleiterbauelemente 10 sind als Matrix angeordnet, wobei die Absorptionsgebiete 12 sowie die Halbleiterpassivierungsschicht 22 und alle unterhalb der Absorptionsgebiete 12 folgenden Halbleiterschichten, z.B. eine zweite hochdotierte Halbleiterkontaktschicht 14 und die zweite metallische Anschlusskontaktschicht, jeweils als gemeinsame Schicht ausgebildet sind.
Es versteht sich auch, dass die Ausführungsformen der Figuren miteinander kompatibel sind.

Claims

Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10), in der genannten Reihenfolge aufweisend - eine zumindest gebietsweise ausgebildete erste metallische Anschlusskontaktschicht (20), - eine zumindest gebietsweise ausgebildete hochdotierte erste Halbleiterkontaktschicht (16) eines ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierstoffkonzentration von mindestens 1•10¹⁸ cm^-3 und mit einer ersten Gitterkonstanten, - eine zumindest gebietsweise ausgebildete Halbleiterzwischenschicht (24) des ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierstoffkonzentration von 1·10¹⁴ cm^-3 - 1·10¹⁶ cm^-3 oder von 1·10¹⁴ cm^-3 - 1·10¹⁷ cm^-3 oder von 1·10¹⁴ cm^-3 - 5·10¹⁷ cm^-3 und einer Schichtdicke (D24) von mindestens 0,5µm oder von mindestens 5 µm, - ein Absorptionsgebiet (12) eines zweiten Leitfähigkeitstyps oder des ersten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierstoffkonzentration von 8·10¹¹ - 8·10¹⁴ cm^-3, der ersten Gitterkonstanten, einer Schichtdicke (D12) zwischen 80 µm und 2000 µm oder von 500 µm - 2000 µm oder von 900 µm - 2000 µm und mit einer ersten Energiebandlücke, - eine zumindest gebietsweise ausgebildete zweite metallische Anschlusskontaktschicht (18), wobei - das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement (10) eine III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) mit der ersten Gitterkonstanten und einer sich von der ersten Energiebandlücke unterscheidenden zweiten Energiebandlücke aufweist, wobei - die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) den ersten oder den zweiten Leitfähigkeitstyp und eine Dotierstoffkonzentration in einem Bereich zwischen 1·10¹⁴ und 5·10¹⁸ cm^-3 aufweist, die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) auf der Oberseite des Absorptionsgebiets (12) angeordnet ist und eine Kontaktlochdurchgangsöffnung aufweist, - die Halbleiterzwischenschicht (24) den Bereich der Kontaktlochdurchgangsöffnung sowie einen an die Kontaktlochdurchgangsöffnung angrenzenden Oberflächenrandbereich der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) bedeckt und - die erste Halbleiterkontaktschicht (16) auf oder über einer Oberseite der Halbleiterzwischenschicht (24) und die erste metallische Anschlusskontaktschicht (20) auf einer Oberseite der ersten Halbleiterkontaktschicht (16) angeordnet ist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) eine Schichtdicke (D22) zwischen 10 nm - 3 µm aufweist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) InGaP oder AlGaAs oder InGaAsP oder InAlP oder InAIGaP aufweist oder aus InGaP oder aus AlGaAs oder aus InGaAsP oder aus InAlP oder aus InAIGaP besteht.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das III-V-Halbleiterbauelement (10) eine hochdotierte zweite Halbleiterkontaktschicht (14) des zweiten Leitfähigkeitstyps mit einer Dotierstoffkonzentration von mindestens 1·10¹⁷ cm^-3, einer dem Absorptionsgebiet (12) zugewandte Oberseite und einer Unterseite aufweist, wobei die zweite Halbleiterkontaktschicht (14) unterhalb des Absorptionsgebiets (12) und oberhalb der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht (18) angeordnet ist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Halbleiterkontaktschicht (14) eine Schichtdicke von 0,5 µm - 150 µm oder von 0,5 µm - 50 µm aufweist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsgebiet (12) den ersten Leitfähigkeitstyp und die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist und eine zumindest gebietsweise ausgebildete dritte metallischen Anschlusskontaktschicht (30) stoffschlüssig in einem ersten Abstand (A1) zu der Halbleiterzwischenschicht (24) auf einer Oberseite der Halbleiterpassivierungsschicht (22) angeordnet und mit der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) stoffschlüssig verbunden ist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) auf dem Absorptionsgebiet (12) und/oder das Absorptionsgebiet (12) auf einer Halbleiterkontaktschicht oder auf einer Pufferschicht (32) oder auf einer Substratschicht epitaktisch erzeugt ist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Halbleiterkontaktschicht (16) auf der Halbleiterzwischenschicht (24) und/oder die Halbleiterzwischenschicht (24) auf der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) und dem Absorptionsgebiet (12) oder einer weiteren Zwischenschicht epitaktisch erzeugt ist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite metallische Anschlusskontaktschicht (18) eine Schichtdicke von 5 nm - 2 µm aufweist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite metallische Anschlusskontaktschicht (18) flächig oder fingerförmig oder punktförmig ausgebildet ist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleiterkontaktgebiet (16) und das Absorptionsgebiet (12) und/oder eine zweite Halbleiterkontaktschicht GaAs aufweisen oder aus GaAs bestehen.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement (10) eine weitere Passivierungsschicht (26) aufweist, wobei die weitere Passivierungsschicht zumindest eine Oberseite der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) überdeckt.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Passivierungsschicht (26) Si_xN_y und / oder Si_xO_y und / oder SiNO_x und/oder Polyimid umfasst oder aus Si_xN_y und / oder Si_xO_y und / oder SiNO_x und/oder Polyimid besteht.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitfähigkeitstyp n ist und der zweite Leitfähigkeitstyp p ist oder dass der erste Leitfähigkeitstyp p ist und der zweite Leitfähigkeitstyp n ist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement (10) eine Pufferschicht (32) aufweist, wobei die Pufferschicht (32) unterhalb der Unterseite des Absorptionsgebiets (12) und oberhalb der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht (18) angeordnet ist und an einer dem Absorptionsgebiet (12) zugewandten Oberseite die erste Gitterkonstante und an einer Unterseite eine von der ersten Gitterkonstanten abweichenden zweite Gitterkonstante aufweist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das photonische III-V-Halbleiterbauelement (10) eine Substratschicht aufweist, wobei die Substratschicht unterhalb der Unterseite des Absorptionsgebiets (12) und oberhalb der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht (18) angeordnet ist und die erste Gitterkonstante oder eine von der ersten Gitterkonstanten abweichende zweite Gitterkonstante aufweist.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stapelförmige photonische III-V-Halbleiterbauelement (10) eine zweite Halbleiterzwischenschicht (34) mit einer Dotierstoffkonzentration von 1·10¹⁴ cm^-3 - 5·10¹⁷ cm^-3 und einer Schichtdicke (D34) von höchstens 50 µm oder höchstens 20 µm aufweist, wobei die Halbleiterzwischenschicht (34) unterhalb des Absorptionsgebiets (12) und oberhalb der zweiten metallischen Anschlusskontaktschicht (18) angeordnet ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist.
2D-Pixelarray-Detektor (100), dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Pixelarray-Detektor ein Halbleitersensorarray aufweist, wobei das Sensorarray eine Halbleiterstruktur aus einer Vielzahl von stapelförmigen photonischen III-V-Halbleiterbauelementen (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
Stapelförmiges photonisches III-V-Halbleiterbauelement (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Energiebandlücke der III-V-Halbleiterpassivierungsschicht (22) größer als die erste Energiebandlücke des Absorptionsgebiets (12) ist.