JP2021534590A - 半導体接触層を有する光電子半導体部品および光電子半導体部品を製造するための方法 - Google Patents
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Abstract
光電子半導体部品（１０）は、第１の導電型の第１の半導体層（１２０）と、第２の導電型の第２の半導体層（１３０）とを含み、ここで、第１および第２の半導体層（１２０，１３０）の半導体材料は、それぞれ、第１、第２、および第３の組成元素を含む化合物半導体材料であり、さらに第２の半導体層（１３０）の電気的接触接続のための第２の接触領域（１３５）とを含む。第２の接触領域（１３５）は、第２の金属接触層（１３４）、ならびに該金属接触層（１３４）と第２の半導体層（１３０）との間の半導体接触層（１３２）を有する。半導体接触層（１３２）の半導体材料は、第１、第２、および第３の組成元素を含み、ここで、第１および第２の組成元素の濃度は、第２の半導体層（１３０）の側方の位置から第２の金属接触層（１３４）の側方の位置まで変化する。
Description
背景技術
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１８１２０４９０．６号の優先権を主張しており、これによりその開示内容は援用によって本明細書に組み込まれる。
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１８１２０４９０．６号の優先権を主張しており、これによりその開示内容は援用によって本明細書に組み込まれる。
発光ダイオード（ＬＥＤ）は、半導体材料をベースにした発光装置である。例えば、ＬＥＤは、ｐｎ接合部を含む。例えば、対応する電圧が印加されるため電子と正孔とがｐｎ接合部の領域で互いに再結合すると、電磁ビームが生成される。
一般に、部品の効率を高めること、すなわち発出される光出力と供給される電力との間の比率を高めることが可能である新規な構想が求められている。
本発明が基礎としている課題は、改善された光電子半導体部品を提供することである。
本発明によれば、上記課題は、独立請求項の本対象および本方法によって解決される。好適な発展形態は、従属請求項に定められている。
概要
実施形態によれば、光電子半導体部品は、第１の導電型の第１の半導体層と、第２の導電型の第２の半導体層とを含み、ここで、第１および第２の半導体層の半導体材料は、それぞれ、第１、第２、および第３の組成元素を含む化合物半導体材料であり、さらに、第２の半導体層の電気的接触接続のための第２の接触領域を含む。第２の接触領域は、第２の金属接触層、ならびに第２の金属接触層と第２の半導体層との間の半導体接触層を有する。半導体接触層の半導体材料は、第１、第２、および第３の組成元素を含み、ここで、第１および第２の組成元素の濃度は、第２の半導体層の側方の位置から第２の金属接触層の側方の位置まで変化する。
実施形態によれば、光電子半導体部品は、第１の導電型の第１の半導体層と、第２の導電型の第２の半導体層とを含み、ここで、第１および第２の半導体層の半導体材料は、それぞれ、第１、第２、および第３の組成元素を含む化合物半導体材料であり、さらに、第２の半導体層の電気的接触接続のための第２の接触領域を含む。第２の接触領域は、第２の金属接触層、ならびに第２の金属接触層と第２の半導体層との間の半導体接触層を有する。半導体接触層の半導体材料は、第１、第２、および第３の組成元素を含み、ここで、第１および第２の組成元素の濃度は、第２の半導体層の側方の位置から第２の金属接触層の側方の位置まで変化する。
例えば、第１の半導体層は、第２の半導体層の上方に配置されて構造化されている。第２の接触領域は、第１の半導体層の構造化された領域間に配置されてもよい。第１の半導体層は、第２の半導体層の一部から除去されるように構造化されてもよい。
この光電子半導体部品は、半導体接触層と第２の金属接触層との間に半導体接続層をさらに有することができ、ここで、半導体接続層は、第１、第２、および第３の組成元素のグループからの２つを含む。例えば、半導体接続層は、第１、第２、および第３の組成元素のグループからの専ら２つを含むことができる。実施形態によれば、半導体接触層の組成元素の濃度は、第２の半導体層から第２の金属接触層までの領域で減少することができる。
例えば、半導体接続層の材料のバンドギャップは、第２の半導体層のバンドギャップよりも小さくてもよい。
実施形態によれば、第１の半導体層は、第２の半導体層と同じ組成元素を含むことができる。第１および第２の半導体層の組成元素の組成比は、同じであっても異なっていてもよい。
実施形態によれば、第１の半導体層は、同じ組成元素からの複数の下層を含むことができ、ここで、少なくとも２つの下層では組成元素のドーピングレベルまたは組成比が異なっている。
第２の半導体層の組成元素は、それぞれ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｂ、およびＮからなるグループから選択されてもよい。例えば、第２の半導体層の組成元素は、それぞれ、Ａｌ、Ｇａ、およびＮを含むことができる。さらに、第２の半導体層は、付加的にＩｎを含むことができる。さらなる実施形態によれば、第２の半導体層の組成元素は、それぞれ、Ｉｎ、Ｇａ、およびＮを含むことができる。代替的に、第２の半導体層の組成元素は、それぞれ、Ａｌ、Ｂ、およびＮを含むか、またはＧａ、Ｂ、およびＮを含むことができる。
光電子半導体部品を製造するための方法は、第１の導電型の第１の半導体層を構造化するステップを含み、該第１の半導体層は、第２の導電型の第２の半導体層の上方に配置され、それによって、第１の半導体層が第２の半導体層の一部から除去され、第１の半導体層の構造化された領域が形成され、ここで、第１および第２の半導体層の半導体材料は、それぞれ、第１、第２および第３の組成元素を含む化合物半導体材料である。この方法は、第１の半導体層の構造化された領域間に半導体接触層ならびに第２の金属接触層を形成するステップをさらに含み、ここで、第２の半導体層の電気的接触接続のための第２の接触領域が形成される。半導体接触層は、第２の金属接触層と第２の半導体層との間に形成される。半導体接触層の半導体材料は、第１、第２、および第３の組成元素を含み、ここで、第１および第２の組成元素の濃度は、第２の半導体層の側方の位置から第２の金属接触層の側方の位置まで変化する。
半導体接触層は、第２の半導体層の露出領域上での選択的エピタキシャル成長によって形成することができる。この方法は、半導体接触層と第２の金属接触層との間に半導体接続層を形成するステップをさらに含むことができ、ここで、半導体接続層は、第１、第２、および第３の組成元素のグループからの２つを含む。
例えば、半導体接触層の組成元素の濃度は、第２の半導体層から第２の金属接触層までの領域で減少することができる。この方法は、第１の半導体層を構造化するステップの前に、第１および第２の半導体層を含む層スタックを形成するステップをさらに含むことができる。第１および第２の半導体層は、特にエピタキシャル成長させることができる。
さらなる実施形態によれば、光電子半導体部品は、第１の導電型の第１の半導体層と、第２の導電型の第２の半導体層と、第２の半導体層の電気的接触接続のための第２の接触領域とを含む。第２の接触領域は、第２の金属接触層、ならびに第２の金属接触層と第２の半導体層との間の半導体接触層を有する。半導体接触層の半導体材料のバンドギャップは、第２の半導体層の側方の位置から第２の金属接触層の側方の位置まで減少する。
例えば、第１の半導体層は、第２の半導体層の上方に配置されて構造化されている。第２の接触領域は、第１の半導体層の構造化された領域間に配置されてもよい。第１の半導体層は、第２の半導体層の一部から除去されるように構造化されてもよい。
光電子半導体部品は、半導体接触層と第２の金属接触層との間に半導体接続層をさらに有することができる。ここでは、半導体接続層の材料のバンドギャップは、第２の半導体層のバンドギャップよりも小さい。例えば、半導体接触層の半導体材料のバンドギャップは、第２の半導体層の半導体材料のバンドギャップよりも小さくてもよく、半導体接続層の半導体材料のバンドギャップよりも大きくてもよい。
実施形態によれば、光電子装置は、上記で説明した光電子半導体部品を含む。光電子装置は、例えばＵＶ照明装置またはＵＶ分析装置であってもよい。
添付の図面は、本発明の実施例の理解に用いられる。これらの図面は、実施例を示し、明細書とともにそれらの説明に用いられる。さらなる実施例および意図された利点の多くは、直接以下の詳細な説明から明らかとなる。図面に示されている要素や構造は、必ずしも互いに縮尺どおりに示されているわけではない。同じ参照符号は、同一の要素や構造または相互に対応する要素や構造を示す。
詳細な説明
以下の詳細な説明では、本開示の一部を形成し、例示目的で特定の実施例が示されている添付の図面が参照される。この関係性において、「上面」、「底面」、「前面」、「裏面」、「上方に」、「上に」、「前に」、「後に」、「前方」、「後方」などの方向性に係る用語は、直に説明した図面の配列に関係している。実施例の成分は、異なる配向で位置決めすることができるので、方向性に係る用語は説明にのみ用いられ、いかなる限定も意味するものではない。
以下の詳細な説明では、本開示の一部を形成し、例示目的で特定の実施例が示されている添付の図面が参照される。この関係性において、「上面」、「底面」、「前面」、「裏面」、「上方に」、「上に」、「前に」、「後に」、「前方」、「後方」などの方向性に係る用語は、直に説明した図面の配列に関係している。実施例の成分は、異なる配向で位置決めすることができるので、方向性に係る用語は説明にのみ用いられ、いかなる限定も意味するものではない。
「第１の半導体層が第２の半導体層の上方に配置されている」という表現は、特に、第１および第２の半導体層が半導体層スタックの一部であることの意味を意図している。光電子半導体部品の位置決めに応じて、この表現は、第２の半導体層が第１の半導体層の上方に配置されていることも意味し得る。
実施例の説明は限定を表すものではない。なぜなら、他の実施例も存在し、特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく構造的変更もしくは論理的変更を行うことができるからである。特に、以下で説明される実施例の要素は、特段の明記がない限り、説明される他の実施例の要素と組み合わせることができる。
本明細書の枠内で言及される半導体材料は、直接的な半導体材料に基づくことができる。電磁ビームの生成に特に適した半導体材料の例には、特に、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＢＮなどの窒化物半導体化合物（これらは例えば紫外光、青色光、または長波光を生成することができる）、例えばＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＰ、ＡｌＧａＰなどのリン化物半導体化合物（これらは例えば緑色光または長波光を生成することができる）、ならびにＡｌＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＺｎＳｅ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ、Ｇａ２Ｏ３、ダイヤモンド、六方晶系ＢＮなどのさらなる半導体材料や前述の材料の組み合わせが含まれる。三元化合物の化学量論比は変化し得る。半導体材料のさらなる例には、シリコン、シリコンゲルマニウム、およびゲルマニウムが含まれ得る。
「基板」という用語は、一般に、絶縁性基板、導電性基板、または半導体基板を含む。
本明細書で使用される「横方向」および「水平方向」という用語は、基板または半導体本体の第１の表面に対して実質的に平行に延びる配向または配列の説明を意図している。このことは、例えばウェーハまたはチップ（ダイ）の表面であってもよい。
水平方向は、例えば、層が成長するときの成長方向に対して垂直な平面内にあり得る。
本明細書で使用される「垂直」という用語は、基板もしくは半導体本体の第１の表面に対して実質的に垂直に延びる配向の説明を意図している。垂直方向は、例えば、層が成長するときの成長方向に対応することができる。
「有する」、「含む」、「含んでいる」、「有している」などの用語が使用される限り、これらは、既述の要素または特徴の存在を示唆する自由形式の用語であるが、さらなる要素または特徴の存在を除外するものではない。不定冠詞および定冠詞には、関係性からの特段の明記がない限り、複数形と単数形の両方が含まれる。
本明細書の文脈において、「電気的に接続された」という用語は、接続された要素間の低抵抗の電気的接続を意味する。電気的に接続された要素は、必ずしも相互に直接接続される必要はない。電気的に接続された要素間にはさらなる要素が配置されてもよい。
「電気的に接続された」という用語には、接続された要素間のトンネル接点も含まれる。
図１Ａは、実施形態による光電子半導体部品１０の垂直断面図を示す。
光電子半導体部品１０は、第１の導電型、例えばｐ型の第１の半導体層１２０と、第２の導電型、例えばｎ型の第２の半導体層１３０とを含む。第１および第２の半導体層の半導体材料は、それぞれ、第１、第２および第３の組成元素を含む化合物半導体材料である。光電子半導体部品１０は、第２の半導体層１３０の電気的接触接続のための第２の接触領域をさらに含む。この第２の接触領域１３５は、第２の金属接触層１３４、ならびに金属接触層１３４と第２の半導体層１３０との間の半導体接触層１３２を有する。この半導体接触層１３２の半導体材料は、第１、第２、および第３の組成元素を含む。ここでは、第１および第２の組成元素の濃度は、第２の半導体層１３０の側方の位置から金属接触層１３４の側方の位置まで変化する。
例えば、第１および第２の半導体層１２０，１３０を含む半導体層スタックは、透明基板１００上、例えば、サファイア基板または天然ＡｌＮ基板上に配置されている。基板は、他の材料、例えばＧａＮ、シリコン、または炭化ケイ素などの不透明な材料から構築されてもよい。第２の半導体層１３０は、ここでは、基板１００の第２の主表面１１０と第１の半導体層１２０との間に配置されてもよい。しかしながら、さらなる実施形態によれば、光電子半導体部品は、基板１００なしで実施されてもよい。
実施形態によれば、バッファ層１３８が基板１００と第２の半導体層１３０との間にさらに配置されてもよい。このバッファ層１３８は、ＡｌＮ層と、場合によってはさらなる層、例えばさらなるＡｌ−ＧａＮ層とを含むことができる。このバッファ層１３８により、第２の半導体層内の転位や欠陥を低減することができる。バッファ層は、例えば基板１００と第２の半導体層１３０との間の格子不整合を補償することができる。総じて、このバッファ層１３８の存在により、第２の半導体層１３０の結晶品質を改善することができる。バッファ層１３８の使用は、例えばサファイア基板などの非天然基板１００が使用される場合に有益であり得る。
例えば、光電子半導体部品によって放射される電磁ビーム２０は、基板の第１の主表面１０５を介して放射することができる。さらなる実施形態によれば、光電子半導体部品によって放射される電磁ビーム２０は、基板１００とは反対側の部品側を介して放射することもできる
第１の主表面１０５は、第２の主表面１１０とは反対側にある。活性領域１２５は、第１および第２の半導体層１２０，１３０の間に配置されてもよい。活性領域１２５は、例えば、ビーム生成のためのｐｎ接合部、二重ヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ；single quantum well）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ；multiquantum well）を有することができる。「量子井戸構造」という用語は、ここでは、量子化の次元に関する意義は発揮されない。したがって、量子井戸構造には、とりわけ、量子井戸、量子細線、量子ドット、ならびにこれらの層のあらゆる組み合わせが含まれる。
さらに、光電子半導体部品は、半導体接触層１３２と金属接触層１３４との間に半導体接続層１３３を有することができる。半導体接続層１３３は、第１、第２、第３の組成元素のグループからの２つを含むことができる。例えば、第２の半導体層１３０が、組成ＡｘＢｉ＿ｘＣも有する場合、半導体接続層１３３は、組成ＡＣを有することができる。第２の半導体層１３０が、組成ＡｘＢｙＤｉ＿ｘ−ｙＣを有する場合、半導体接続層１３３は、組成ＡｘＢｉ＿ｘＣを有することができる。例えば、Ｃは、それぞれ窒素（Ｎ）を表すことができる。さらに、半導体接触層１３２では、層内部のＢの化学量論的割合ｙは減少し得る。例えば、第２の半導体層１３０とは反対側のＢの化学量論的割合ｙは、ほぼゼロまで低減し得る。例えば、半導体接触層内部の組成元素の割合は、厳密に単調に低下し得る。さらに、この割合は、徐々にもしくは段階的に減少し得る。その結果、半導体接触層１３２内部のバンドギャップは、第２の金属接触層１３４に向かって減少する。例えば、半導体接触層の材料のバンドギャップは、第２の半導体層１３０の材料のバンドギャップにほぼ類似する値から、半導体接続層１３３のバンドギャップに対応する値まで減少し得る。
実施形態によれば、半導体接続層１３３は、第１、第２、および第３の組成元素のグループからの専ら２つを含むことができる、すなわち、組成元素Ｂの割合はゼロであり得る。例えば、第１の半導体層１２０は、第２の半導体層１３０と同じ組成元素を含むことができる。この場合、第１および第２の半導体層内の組成元素の組成比は、それぞれ同じであってもよいし、相互に異なっていてもよい。その結果として、半導体接続層１３３は、第２の半導体層１３０および半導体接触層１３２よりも小さいバンドギャップを有する。
実施形態によれば、例えば、第２の半導体層１３３は、Ａｌ、Ｇａ、およびＮを含むことができる。例えば、この場合、半導体接続層１３３は、ＧａＮを含むことができる。さらに、半導体接触層１３２内ではＡｌ含有量が減少する。例えば、この半導体接触層１３２内部のＡｌ含有量は、第２の半導体層１３０内の値に類似のもしくは同一の値からより低い値まで低減し得る。さらなる実施形態によれば、第２の半導体層１３０および場合によっては第１の半導体層１２０は、（Ａｌ，Ｉｎ）ＧａＮを含むことができる。より厳密に言及すれば、第２の半導体層１３０の材料は、第４級半導体材料であってもよく、ここで、その場合の半導体接触層１３２内の２つの成分の割合が減少し、それにより、半導体接触層１３２内部のバンドギャップが低減する。さらなる実施形態によれば、第２の半導体層１３０の材料は、ＡｌＧａＩｎＢＮであってもよいし、あるいはそれを含むことができ、その場合、半導体接触層１３２内の第２の成分の割合が減少し、それにより、半導体接触層１３２内部のバンドギャップが低減する。
さらなる実施形態によれば、第２の半導体層は、ＩｎＧａＮを含むこともできる。この場合、例えば、半導体接触層１３２内のＧａ含有量を減少させることができ、それにより、半導体接触層１３２内のバンドギャップが低減する。さらに、半導体接続層１３３は、ＩｎＮを含むことができる。さらなる実施形態によれば、第２の半導体層の材料は、Ａ１ＢＮまたはＧａＢＮまたは（Ａｌ，Ｇａ）ＢＮを含むことができる。
半導体接触層１３２および半導体接続層１３３は、実施形態によれば、それぞれｎ型ドープされてもよい。例えば、半導体接触層１３２および半導体接続層１３３は、それぞれシリコンでドープされてもよい。例えば、半導体接触層１３２内では、シリコン含有量は、第１および第２の組成元素の変化する含有量に応じて適合化することができる。例えば、Ａｌ含有量を高めるとＳｉドーピングレベルを低減することができ、その逆も可能である。ただし、Ｓｉドーピングレベルの変化は、成長パラメータに依存して非常に小さな結果になり得る。
例えば、半導体接触層１３２の層厚さは、１０ｎｍより厚くてもよく、例えば、２０〜５０ｎｍ、例えば２０〜３０ｎｍであってもよい。層厚さが過度に薄いと、接触抵抗が増大する。層厚さが過度に厚いと、順方向電圧をさらに下げることができない。半導体接続層１３３の層厚さは、例えば１００ｎｍ未満であってもよい。
第１の金属接触層１２２は、第１の半導体層１２０の上方に配置され、それに電気的に接続されてもよい。第１および第２の金属接触層は、例えば様々な層、例えばＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ／Ａｕの層からなる層スタックを含むことができる。ただし、第１および第２の金属接触層は、個々の層から構築されてもよい。さらに、第１および第２の金属接触層は、透明な導電性材料を含むことができる。このことは、光放射が第１および第２の金属接触層が配置されている光電子部品の表面を介して行われるべき場合に有利である。
第２の接触領域は、第２の金属接触層、ならびに金属接触層と第２の半導体層との間の半導体接触層を有する。半導体接触層の特殊な特性に基づき、半導体接触層の材料のバンドギャップは、第２の半導体層における位置から第２の金属接触層に向かって減少する。その結果、第２の接触領域の有効ショットキー障壁を大幅に低減することができる。例えば、半導体接触層と金属接触層との間に、第２の半導体層よりも小さなバンドギャップを有する半導体接続層が存在するならば、第２の接触領域のこの有効ショットキー障壁をさらに低減することができる。結果として、対応する接触抵抗が低減する。低減された接触抵抗に基づき、ＬＥＤの順方向電圧を低減することができる。その結果、ＬＥＤの効率が高まる。さらに、低減された順方向電圧に基づき、大電流の際の動作と寿命の向上とが実現可能になる。
図１Ｂは、実施形態による光電子半導体部品の平面図を示す。図示のように、例えば、第２の接触領域１３５は、島状に、例えば第１の半導体層１２０の構造化された領域間で円形に形成されてもよい。第１の金属接触層１２２は、第２の接触領域１３５の間に形成されてもよい。第１の金属接触層１２２は、必ずしも第１の半導体層１２０の表面全体を覆う必要はない。第１の金属接触層１２２は、第１の半導体層１２０の表面を部分的にのみ覆うことも、あるいは区分毎に覆うことも可能である。
さらなる実施形態によれば、図１Ｃに示されているように、第２の接触領域１３５をストライプ状に形成することも可能である。この場合、第２の接触領域１３５のストライプを、第１の金属接触層１２２のストライプと交互に入れ替え、例えばフィンガー構造部を形成することができる。もちろん、これらのレイアウトは例示的なものにすぎず、第１の金属接触層１２２および第２の接触領域１３５の任意のレイアウトを使用することができる。
説明されたＬＥＤを用いることにより、例えば、深紫外線範囲の、すなわち２０６〜３６０ｎｍの波長の電磁ビームを生成することができる。例えば、放射される波長範囲は、２１７〜２８０ｎｍの範囲であり得る。第２の接触領域の説明された構造は、例えば、大きなバンドギャップを有する半導体材料が使用され、第２の半導体層のドーパントの活性化エネルギーが高い場合に使用することができる。この場合、組成元素の濃度減少を伴う半導体接触層により、バンドギャップを縮小させることができる。その結果、ショットキー障壁を低減することができる。
実施形態によれば、第１の半導体層１２０は、ｐ型ドープされてもよく、第２の半導体層１３０は、ｎ型ドープされてもよい。第２の半導体層１３０は、例えばＧａＮまたはＡｌＮなどの窒化物半導体材料を含み、シリコンでドープされてもよい。この場合、ドーパントの活性化エネルギーは高い。さらなる実施形態によれば、第１の半導体層１２０は、ｎ型ドープされてもよく、第２の半導体層１３０は、ｐ型ドープされてもよい。例えば、この場合、第２の半導体層１３０は、ＧａＮまたはＡｌＮなどの窒化物半導体材料を含み、マグネシウムでドープされてもよい。
以下では、図２Ａ〜図２Ｅを参照して、実施形態による光電子半導体部品を製造するための方法を説明する。
最初に絶縁基板１００、例えばサファイア基板の第２の主表面１１０の上方に、上記で説明したようなバッファ層１３８を成長させることができる。それに続いて、まず第２の導電型、例えばｎ型の第２の半導体層１３０を成長させることができる。例えば、この第２の半導体層１３０はシリコンでドープされたＡｌＧａＮ層であってもよい。その上に活性領域１２５が形成される。それに続いて、第１の導電型、例えばｐ型の第１の半導体層１２０を形成することができる。例えば、この層も同様にＡｌＧａＮ層であってもよい。しかしながら、さらなる実施形態によれば、この層は、Ａｌの任意の添加を伴うＧａＮからなる層スタックであってもよい。例えば、異なる組成とドーピングレベルとを伴う様々なｐ型ドープＡｌＧａＮ層を最初に形成することができる。最後に、例えばｐ型ドープＧａＮ層を成長させることができる。付加的に、活性領域１２５は、上記で説明したように形成することができる。図２Ａは、結果として生じるワークピース１５の断面図を示す。
それに続いて、図２Ｂに示されるように、トレンチ１４１が、例えばエッチングによって形成され、これらのトレンチ１４１は、隣接するメサ１４０を互いに分離する。これらのトレンチ１４１は、例えば図１Ｂに示されるように、円形または楕円形を有することができる。しかしながら、さらなる実施形態によれば、これらのトレンチ１４１は、断面に対して垂直方向にストライプ状に延在することもできる。トレンチ１４１の寸法に応じて、第２の接触領域の寸法を設定することができる。例えば、第２の接触領域の拡大によって、接触抵抗をさらに低減することができる。例えば、トレンチ１４１の横方向寸法ｓは、５μｍ〜３０μｍ、例えば約１０μｍであり得る。
引き続き、図２Ｃに示されるように、生じた構造部の上方にマスク層１４４が形成される。例えばこのマスク層は、二酸化ケイ素を含むことができる。マスク層１４４は、例えば、整合的に堆積させることができる。マスク層の層厚さは、例えば、第２の接触領域と第１の半導体層１２０との間で所望の間隔距離が設定されるように寸法決め可能である。マスク層１４４の層厚さが過度に厚いと、接触面の低減に基づき接触抵抗が低減され得る。引き続き、トレンチ１４１の底面におけるマスク層１４４が、例えばエッチングによって開口部１４５の形成のもとで開放され、それによって、第２の半導体層１３０の表面の一部１３１が覆われなくなり露出される。
それに続いて、エピタキシー法を実施するためのさらなるステップが実施される。まず、組成比が変化する半導体接触層１３２を形成する。これは、供給されるガスの濃度を調整することによって行うことができる。例えば、半導体接触層１３２内のＡｌ含有量を減少させることができる。半導体接続層を形成するためのこの方法は選択的な方法であり、すなわち、第２の半導体層１３０の露出領域１３１上でのみ成長する。引き続き、半導体接続層１３３が、半導体接触層の上方に形成され得る。図２Ｄは、結果として生じるワークピース１５の例を示す。
マスク層を除去した後は、図２Ｅに示されているように、金属層が形成される。この金属層の形成は、例えば適切な材料、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕ、およびこれらの材料の混合物からの複数の層の形成を含むことができる。この金属層は、半導体接触層の上方の第２の金属接触層１３４と、半導体接続層とを形成し、これにより、第２の接触領域１３５が生じる。さらに、第１の半導体層の上方の金属層は、第１の金属接触層１２２を形成する。
結果として、図１Ａに示されている半導体部品が生じる。
この方法は、例えば、第１の半導体層がｎ型であり、第２の半導体層がｐ型である場合、適切な手法で変更することができる。さらに、実施形態によれば、基板１００は、説明された方法ステップの実施後に除去することができる。
図３は、実施形態による方法を要約している。
光電子半導体部品を製造するための方法は、第１の導電型の第１の半導体層と第２の導電型の第２の半導体層とを含む層スタックを形成するステップ（Ｓ１００）を含み、ここで、第１および第２の半導体層の半導体材料は、それぞれ、第１、第２、および第３の組成元素を含む化合物半導体材料であり、さらに半導体接触層ならびに第２の金属接触層を形成するステップ（Ｓ１１０）を含み、ここで、第２の半導体層の電気的接触接続のための第２の接触領域が形成される。半導体接触層は、第２の金属接触層と第２の半導体層との間に形成される。半導体接触層の半導体材料は、第１、第２、および第３の組成元素を含み、ここで、第１および第２の組成元素の濃度は、第２の半導体層の側方の位置から第２の金属接触層の側方の位置まで変化する。この方法は、半導体接触層と第２の金属接触層との間に半導体接続層を形成するステップ（Ｓ１２０）をさらに含むことができ、ここで、半導体接続層は、第１、第２、および第３の組成元素のグループからの２つを含む。
図４は、上記で説明した光電子半導体部品を含む光電子装置を示す。例えば、この光電子装置は、例えば消毒または皮膚治療またはポリマー硬化のために使用することができるＵＶ照明装置であってもよい。例えば、アンモニアや硫黄酸化物などのガスを検出するための分析装置であってもよい。
本明細書では特定の実施形態が示され説明されてきたが、当業者であるならば、図示され説明されてきたこれらの特定の実施形態が、本発明の権利範囲から逸脱することなく、様々な代替的態様および／または等価的態様によって置き換え可能であることは認識されるであろう。この出願は、本明細書で論じられる特定の実施形態の任意の適応形態または変形形態のカバーを意図している。それゆえ、本発明は、特許請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ限定される。
１０ 光電子半導体部品
１５ ワークピース
２０ 放射された電磁ビーム
３０ 光電子装置
１００ 透明基板
１０５ 第１の主表面
１１０ 第２の主表面
１２０ 第１の半導体層
１２２ 第１の金属接触層
１２５ 活性領域
１３０ 第２の半導体層
１３１ 第２の半導体層の露出部分
１３２ 半導体接触層
１３３ 半導体接続層
１３４ 第２の金属接触層
１３５ 第２の接触領域
１３８ バッファ層
１４０ メサ
１４１ トレンチ
１４４ マスク層
１４５ 開口部
１５ ワークピース
２０ 放射された電磁ビーム
３０ 光電子装置
１００ 透明基板
１０５ 第１の主表面
１１０ 第２の主表面
１２０ 第１の半導体層
１２２ 第１の金属接触層
１２５ 活性領域
１３０ 第２の半導体層
１３１ 第２の半導体層の露出部分
１３２ 半導体接触層
１３３ 半導体接続層
１３４ 第２の金属接触層
１３５ 第２の接触領域
１３８ バッファ層
１４０ メサ
１４１ トレンチ
１４４ マスク層
１４５ 開口部
Claims (17)
- 光電子半導体部品（１０）であって、
第１の導電型の第１の半導体層（１２０）と、
第２の導電型の第２の半導体層（１３０）とを含み、前記第１および第２の半導体層（１２０，１３０）の半導体材料は、それぞれ、第１、第２、および第３の組成元素を含む化合物半導体材料であり、さらに、
前記第２の半導体層（１３０）の電気的接触接続のための第２の接触領域（１３５）を含み、
前記第１の半導体層（１２０）は、前記第２の半導体層（１３０）の上方に配置されて構造化されており、前記第２の接触領域（１３５）は、前記第１の半導体層の構造化された領域の間に配置されており、
前記第２の接触領域（１３５）は、第２の金属接触層（１３４）、ならびに該金属接触層（１３４）と前記第２の半導体層（１３０）との間の半導体接触層（１３２）を有し、
前記半導体接触層（１３２）の半導体材料は、前記第１、第２、および第３の組成元素を含み、前記第１および第２の組成元素の濃度は、前記第２の半導体層（１３０）の側方の位置から前記第２の金属接触層（１３４）の側方の位置まで変化する、光電子半導体部品（１０）。 - 前記半導体接触層（１３２）と前記第２の金属接触層（１３４）との間に半導体接続層（１３３）をさらに有し、前記半導体接続層（１３３）は、前記第１、第２、および第３の組成元素のグループからの２つを含む、請求項１記載の光電子半導体部品（１０）。
- 前記半導体接続層の材料のバンドギャップは、前記第２の半導体層のバンドギャップよりも小さい、請求項２記載の光電子半導体部品（１０）。
- 前記半導体接続層（１３３）は、前記第１、第２、および第３の組成元素のグループからの専ら２つを含む、請求項２または３記載の光電子半導体部品（１０）。
- 前記半導体接触層（１３２）の組成元素の濃度は、前記第２の半導体層（１３０）から前記第２の金属接触層（１３４）に向かう領域において減少する、請求項１から４までのいずれか１項記載の光電子半導体部品（１０）。
- 前記第１の半導体層（１２０）は、同じ組成元素からの複数の下層を含み、少なくとも２つの下層では組成元素のドーピングレベルまたは組成比が異なっている、請求項１から５までのいずれか１項記載の光電子半導体部品（１０）。
- 前記第２の半導体層（１３０）の組成元素は、それぞれ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｇａ、ＢおよびＮからなるグループから選択されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の光電子半導体部品（１０）。
- 光電子半導体部品を製造するための方法であって、
前記方法は、
第１の導電型の第１の半導体層を構造化するステップを含み、前記第１の半導体層は、第２の導電型の第２の半導体層の上方に配置され、それによって、前記第１の半導体層が前記第２の半導体層の一部から除去され、前記第１の半導体層の構造化された領域が形成され、前記第１および第２の半導体層の半導体材料は、それぞれ、第１、第２および第３の組成元素を含む化合物半導体材料であり、さらに、
前記第１の半導体層（１２０）の構造化された領域間に半導体接触層ならびに第２の金属接触層を形成するステップを含み、
前記第２の半導体層の電気的接触接続のための第２の接触領域が形成され、
前記半導体接触層は、前記第２の金属接触層と前記第２の半導体層との間に形成され、前記半導体接触層の半導体材料は、第１、第２、および第３の組成元素を含み、
前記第１および第２の組成元素の濃度は、前記第２の半導体層の側方の位置から前記第２の金属接触層の側方の位置まで変化する、方法。 - 前記半導体接触層は、前記第２の半導体層の露出領域上での選択的エピタキシャル成長によって形成される、請求項８記載の方法。
- 前記半導体接触層と前記第２の金属接触層との間に半導体接続層を形成するステップ（Ｓ１２０）をさらに含み、前記半導体接続層は、前記第１、第２、および第３の組成元素のグループからの２つを含む、請求項８または９記載の方法。
- 前記半導体接触層の組成元素の濃度は、前記第２の半導体層から前記第２の金属接触層までの領域において減少する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
- 前記第１の半導体層を構造化するステップの前に、前記第１および第２の半導体層を含む層スタックを形成するステップをさらに含む、請求項８から１１までのいずれか１項記載の方法。
- 光電子半導体部品（１０）であって、
第１の導電型の第１の半導体層（１２０）と、
第２の導電型の第２の半導体層（１３０）と、
前記第２の半導体層（１３０）の電気的接触接続のための第２の接触領域（１３５）とを含み、
前記第１の半導体層（１２０）は、前記第２の半導体層（１３０）の上方に配置されて構造化されており、前記第２の接触領域（１３５）は、前記第１の半導体層の構造化された領域の間に配置されており、
前記第２の接触領域（１３５）は、第２の金属接触層（１３４）、ならびに前記第２の金属接触層（１３４）と前記第２の半導体層（１３０）との間の半導体接触層（１３２）を有し、
前記半導体接触層（１３２）の半導体材料のバンドギャップは、前記第２の半導体層（１３０）の側方の位置から前記第２の金属接触層（１３４）の側方の位置まで減少する、光電子半導体部品（１０）。 - 前記半導体接触層（１３２）と前記第２の金属接触層（１３４）との間に半導体接続層（１３３）をさらに有し、前記半導体接続層（１３３）の材料のバンドギャップは、前記第２の半導体層のバンドギャップよりも小さい、請求項１３記載の光電子半導体部品（１０）。
- 前記半導体接触層の半導体材料のバンドギャップは、前記第２の半導体層（１３３）の半導体材料のバンドギャップよりも小さく、前記半導体接続層（１３３）の半導体材料のバンドギャップよりも大きい、請求項１４記載の光電子半導体部品（１０）。
- 請求項１から７および１３から１５までのいずれか１項記載の光電子半導体部品（１０）を備えた光電子装置（３０）。
- 前記光電子装置は、ＵＶ照明装置またはＵＶ分析装置である、請求項１６記載の光電子装置（３０）。
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