JP2024504241A - オプトエレクトロニクス半導体部品およびオプトエレクトロニクス半導体部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

第１の保護領域（１０１）が形成された第１の注入領域（１００）と、第２の保護領域（２０１）が形成された第２の注入領域（２００）と、電磁放射線を生成するように意図され、第１の注入領域（１００）と第２の注入領域（２００）との間に配置された活性領域（３００）と、を有する半導体本体（１０）を備える、オプトエレクトロニクス半導体部品（１）が開示される。第１の注入領域（１００）および第１の保護領域（１０１）は、第１導電型を有する。第２の注入領域（２００）および第２の保護領域（２０１）は、第２導電型を有する。第１の保護領域（１０１）は、半導体本体（１０）の側面（１０Ａ）に沿って、第１の注入領域（１００）の活性領域（３００）とは反対側から、第２の注入領域（２００）内に延在し、活性領域（３００）を完全に貫通する。オプトエレクトロニクス半導体部品（１）の製造方法がさらに開示される。【選択図】 図１

Description

オプトエレクトロニクス半導体部品およびオプトエレクトロニクス半導体部品の製造方法が開示される。

特に、オプトエレクトロニクス半導体部品は、電磁放射線、好ましくは人間の目に知覚可能な光を生成および／または検出することを意図している。

解決すべき課題は、改善された効率を示すオプトエレクトロニクス半導体部品を特定することである。

解決されるべき別の課題は、改善された効率を有するオプトエレクトロニクス半導体部品の簡略化された製造方法を提供することである。

少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体部品は、第１の保護領域が形成される第１の注入領域と、第２の保護領域が形成される第２の注入領域とを有する半導体本体を備える。

半導体本体は特に、半導体材料の複数のエピタキシャル成長層を含む。これらの層は、積層方向において互いの上に堆積される。したがって、積層方向は、半導体本体の主延在方向に対して横方向に、特に垂直に延びる。例えば、半導体本体は、モノリシックに形成された半導体結晶である。

第１の注入領域は、電荷キャリアの注入を目的とする半導体本体の領域である。例えば、第１の注入領域を手段として、正孔の半導体本体への注入が行われる。第１の保護領域は、第１の注入領域に形成される。特に、第１の注入領域は、第１のドーピング材料が導入される半導体本体の領域である。

第２の注入領域は、電荷キャリアの注入を目的とする半導体本体の別の領域である。例えば、第２の注入領域を手段として、半導体本体への電子の注入が行われる。第２の保護領域は、第２の注入領域に形成される。特に、第２の注入領域は、第２のドーピング材料が導入される半導体本体のさらなる領域である。

第１の保護領域および第２の保護領域を手段として、オプトエレクトロニクス半導体部品の動作中に、半導体本体内の電荷キャリア密度の優先的な分配を生成することができる。

さらに、半導体本体は、電磁放射線を生成するように配置され、第１の注入領域と第２の注入領域との間に配置された活性領域を備える。活性領域は例えば、放射線発生または放射線検出のために、ｐｎ接合と、ダブルヘテロ構造とを有する。半導体部品は例えば、発光ダイオード、特にＬＥＤまたはレーザダイオードである。ここで、第１の注入領域および第２の注入領域は、活性領域に電荷キャリアを注入するために設けられている。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の注入領域および第１の保護領域は、第１導電型を有する。半導体材料に不純物原子をドープすることにより、導電型を生成することができる。例えば、第１導電型は、多数の電荷キャリアが正孔によって提供されるｐ型の導電型である。好ましくは、第１の注入領域および第１の保護領域はドーパントの濃度が異なる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の注入領域および第２の保護領域は、第２導電型を有する。例えば、第２導電型は、多数の電荷キャリアが電子によって提供されるｎ型の導電型である。好ましくは、第２の注入領域および第２の保護領域はドーパントの濃度が異なる。特に、第２導電型は、第１導電型とは異なる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の保護領域内のドーパント濃度は、第１の注入領域内のドーパント濃度よりも高い。

より高いドーパント濃度は、オプトエレクトロニクス半導体部品の動作中に、電荷キャリア密度に局所的に影響を及ぼし得る。例えば、第１の保護領域におけるより高いドーパント濃度は、第１の保護領域における少数電荷キャリアの密度を減少させる。これにより、非放射性再結合処理によって半導体部品の効率が低下する領域において、電荷キャリアの密度を選択的に低下させることができる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の保護領域のドーパント濃度は、第２の注入領域のドーパント濃度よりも高い。第２の保護領域におけるドーパント濃度の増加は、第１の保護領域の積層方向への延在に影響を及ぼし得る。特に、第２の保護領域におけるドーパント濃度の増加は、第２の保護領域の方向における積層方向に平行な第１の保護領域の延在を減少させる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の保護領域は、第２の注入領域の活性領域とは反対側に配置される。第２の注入領域の活性領域とは反対側の配置により、第１の保護領域の積層方向への延在を、目標とする比較的簡単な方法で制御することができる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の保護領域は、半導体本体の側面に沿って、第１の注入領域の活性領域とは反対側の側から第２の注入領域内に延在し、活性領域を完全に貫通する。側面は、半導体本体の積層方向に沿って、または半導体本体の主延在方向に対して横方向に延在する。例えば、側面は主延在方向に対して、特に６０°～７０°の間の角度で配置することができ、半導体本体の台形断面をもたらす。さらに、側面は、積層方向に平行に、または半導体本体の主延在方向に垂直に配置することもできる。好ましくは、半導体本体の側面、特に好ましくは活性領域の側面は第１の保護領域によって完全に覆われる。

ここでは、半導体本体の側面が非放射性再結合処理の源となり得るという知見が利用される。側面を第１の保護領域で覆うことによって、側面における電荷キャリア密度を低減することができ、したがって、非放射性再結合処理の確率も低減することができる。例えば、第１の保護領域は、少なくとも部分的に横方向に半導体本体を取り囲む。好ましくは、少なくとも活性領域の領域にある。

特に、活性領域のバンドギャップは、活性領域内での量子井戸混晶化（quantum well intermixing）を手段として、第１の保護領域内で局所的に拡大される。これにより、動作中、少数電荷キャリア密度は、それに応じて局所的に低減される。したがって、有利には、第１の保護領域付近の側面における非放射性再結合を低減することができる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体部品は、
－第１の保護領域が形成された第１の注入領域と、第２の保護領域が形成された第２の注入領域と、第１の注入領域と第２の注入領域との間に配置され、電磁放射線を発生させるための活性領域と、を有する半導体本体を備え、
－第１の注入領域および第１の保護領域は、第１導電型を有し、
－第２の注入領域および第２の保護領域は、第２の導電型を有し、
－第１の保護領域内のドーパント濃度は、第１の注入領域内のドーパント濃度よりも高く、
－第２の保護領域内のドーパント濃度は、第２の注入領域内のドーパント濃度よりも高く、
－第２の保護領域は、第２の注入領域の活性領域とは反対側に配置され、
－第１の保護領域は、第１の注入領域の活性領域とは反対側から第２の注入領域内に向かって半導体本体の側面に沿って延在し、活性領域を完全に貫通する。

本明細書に記載されるオプトエレクトロニクス半導体部品は、とりわけ、半導体本体の側面で望ましくない非放射性再結合効果が生じ得るという考慮事項に基づく。この効果は、インジウムガリウムアルミニウムリン化物半導体材料に基づく赤色発光μＬＥＤにおいて、この材料が高い表面再結合速度および大きい電荷キャリア拡散長を有するので、特に重要である。これらの特性は、半導体本体の側面において高い非放射性再結合確率を生成する。この効果は、半導体本体の横方向の膨張が減少することにつれて増加するが、それはより小さい本体が体積当たりの側面が比例してより多くなるからである。

本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品は、とりわけ、第１および第２の注入領域に半導体本体の側面に沿って第１の保護領域を導入するという考えを利用する。第１の保護領域は、半導体本体の側面におけるキャリア密度を低減する。したがって、非放射性再結合確率を低減することができる。その結果、オプトエレクトロニクス半導体部品の効率が有利に高められる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体は、リン化物化合物半導体材料、特にＩｎＧａＡｌＰまたはヒ化物化合物半導体材料、特にＡｌＧａＡｓをベースとする。これらの半導体材料は特に高い表面再結合率を示し、このため、非放射性再結合に関する対策が特に有用である。

この文脈における「リン化合物半導体材料系」とは、半導体本体またはその少なくとも一部、特に好ましくは少なくとも活性領域および／または成長基材ウェハが好ましくはＡｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１－ｎ－ｍ}ＰまたはＡｓ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１－ｎ－ｍ}Ｐを含み、ここで０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１およびｎ＋ｍ≦１であることを意味する。言い換えると、半導体本体またはその少なくとも一部、とりわけ好ましくは少なくとも活性領域および／または成長基材ウェハは（ＩｎＧａ_１－ｘＡｌ_ｘ）_ｙＰ_１－ｙを含む。それによって、この材料は、必ずしも上記式に従って数学的に厳密な構成を有する必要はない。むしろ、それは、１つ以上のドーパントならびに追加の構成成分を含んでもよい。しかしながら、簡単にするために、上記の式は結晶格子の必須成分（ＡｌまたはＡｓ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｐ）のみを含み、これらは、一部が少量の他の物質によって置き換えられてもよい。

本文脈における「ヒ素化合物半導体材料系」とは、半導体本体またはその少なくとも一部、特に好ましくは少なくとも活性領域および／または成長基材ウェハが好ましくはＡｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１－ｎ－ｍ}Ａｓを含み、ここで０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１およびｎ＋ｍ≦１であることを意味する。この材料は、必ずしも、上記の式に従って数学的に正確な組成を有する必要はない。むしろ、それは、１つ以上のドーパントならびに追加の構成成分を含んでもよい。簡単にするために、上記の式は結晶格子の必須成分（ＡｌまたはＡｓ、Ｇａ、Ｉｎ）のみを含み、これらは、少量の他の物質によって部分的に置き換えられてもよい。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、遮蔽領域は、第１の保護領域と第２の保護領域との間に配置される。遮蔽領域は例えば、半導体本体のエピタキシャル成長領域である。特に、遮蔽領域は、第２導電型を有する。

好ましくは、遮蔽領域は、第２の注入領域の材料よりも低い表面再結合速度を有する半導体材料で形成される。低い表面再結合速度は、非放射性再結合の確率を有利に低減することができ、それによって、オプトエレクトロニクス半導体部品の効率を高める。特に、遮蔽領域における表面再結合速度は、１×１０^４ｃｍ／ｓ～１×１０^６ｃｍ／ｓの値を有し、好ましくは、遮蔽領域における表面再結合速度は、１×１０^５ｃｍ／ｓ未満の値を有する。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、遮蔽領域は、第２の注入領域よりも低いアルミニウム含有量を有する。特に、リン化物化合物半導体材料またはヒ化物化合物半導体材料をベースとする層では、低いアルミニウム含有量によって、低減された表面再結合速度を達成することができる。

オプトエレクトロニクス素子の少なくとも１つの実施形態によれば、遮蔽領域は、０．５≦ｘ≦０．９、好ましくは０．６≦ｘ≦０．８、特に好ましくはｘ＝０．６で、式（ＩｎＧａ_１－_ｘＡｌ_ｘ）_０．４９Ｐ_０．５１に従う組成物を有する。このような複合遮蔽領域は、有利には特に低い表面再結合速度を示す。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、遮蔽領域は、第２の注入領域よりも低い表面再結合速度を有する。低い再結合速度を手段として、遮蔽領域において非放射性再結合確率が有利に低減される。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、遮蔽領域内のドーパント濃度は、第１の保護領域内のドーパント濃度よりも少なくとも２倍高く、好ましくは少なくとも４倍高い。遮蔽領域内のドーパント濃度を手段として、とりわけ、第１の保護領域が第２の注入領域内にどれだけ広がるかを設定することができる。遮蔽領域内のドーパント濃度が２～４倍高い場合、第１の保護領域は、有利には遮蔽領域内で終端する。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の保護領域は、遮蔽領域内で終端する。遮蔽領域は、特に低い表面再結合速度を有する。第１の保護領域が遮蔽領域内で終わる場合、遮蔽領域の材料の低い表面再結合速度のために、そこに形成されるｐｎ接合について、有利に低減された非放射性再結合確率が生じる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の保護領域は、コア領域の外側に配置される。コア領域は、半導体本体の中心に延在し、特に積層方向に平行に延在する。したがって、コア領域は、半導体本体の側面から、領域内で、好ましくはすべての側面上で、離間される。コア領域では、例えば、第１の保護領域よりも高い電荷キャリア密度が存在する。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の保護領域内のドーパント濃度は、第１の保護領域内のドーパント濃度よりも少なくとも２倍高く、好ましくは少なくとも４倍高い。例えば、第２の保護領域におけるドーパント濃度は、４×１０^１７ｃｍ^－３と１０×１０^１７ｃｍ^－３との間である。第２の保護領域内のドーパント濃度は、とりわけ、第１の保護領域が第２の注入領域内にどれだけ広がるかを設定するために使用することができる。２～４倍高いドーパント濃度では、第１の保護領域が有利には遮蔽領域で終端する。

オプトエレクトロニクス素子の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の注入領域および第２の注入領域は、それぞれ、ｘ＝１である、式（ＩｎＧａ_１－ｘＡｌ_ｘ）_０．４９ Ｐ_０．５１に従う組成物を有する材料に基づく。このような組成物は、赤色スペクトル領域において電磁放射線を放出するように意図されたオプトエレクトロニクス半導体部品を形成するのに有利である。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の保護領域は、以下の材料：マグネシウム、亜鉛のうちの１つでドープされる。第１の保護領域のドーパントとしては、第１の保護領域のドーピングレベルを変化させることができ、拡散速度ができるだけ高い、不純物原子が最適である。亜鉛の拡散速度は特に速いので、亜鉛を使用することが好ましい。第２の保護領域は、以下の材料、例えばテルル、ケイ素のうちの１つでドープされる。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、活性領域は、量子井戸構造として、好ましくは多重量子井戸構造として形成される。量子井戸構造は例えば、単一量子井戸構造（ＳＱＷ：ｓｉｎｇｌｅ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）または多重量子井戸構造（ＭＱＷ：ｍｕｌｔｉ ｑｕａｎｔｕｍ ｗｅｌｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）である。量子井戸構造を手段として、特に効率的な荷電キャリアの放射性再結合を達成することができる。さらに、量子井戸構造におけるバンドギャップは、混晶化（quantum well intermixing）によって特に容易に影響され得る。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、活性領域は、５８０ｎｍ～１μｍの波長範囲、好ましくは５８０ｎｍ～６６０ｎｍの波長範囲の電磁放射線を放出することが意図される。５８０ｎｍ～６６０ｎｍの発光スペクトルを有する半導体部品の場合、この材料中のアルミニウム含有量は通常、特に高い。これは不利なことに、高い表面再結合速度をもたらし、これが、非放射性再結合処理に対する対策が特に有用である理由である。

オプトエレクトロニクス半導体部品の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体の横方向延在部は、１００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満、特に好ましくは２０μｍ未満である。横方向延在部は、半導体本体の主延在方向に平行であり、半導体本体の積層方向を横断する方向における半導体本体の延在部を表す。横方向の延在が小さいことにより、例えば、高解像度ディスプレイデバイスにおける画素としてのオプトエレクトロニクス半導体部品の使用が可能になる。

オプトエレクトロニクス半導体部品を製造する方法がさらに開示される。オプトエレクトロニクス部品は特に、本明細書に記載の手段によって製造することができる。すなわち、オプトエレクトロニクス半導体部品を製造するための方法に関連して開示されるすべての特徴は、オプトエレクトロニクス半導体部品についても開示され、逆もまた同様である。

オプトエレクトロニクス半導体部品を製造するための方法の少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡ）において、第１の注入領域と、第２の保護領域が形成された第２の注入領域と、第１の注入領域と第２の注入領域との間に配置された、電磁放射線を生成するための活性領域と、を有する半導体本体が提供され、
－第１の注入領域は第１導電型を有し、
－第２の注入領域および第２の保護領域は、第２導電型を有し、
－第２の保護領域内のドーパント濃度は、第２の注入領域内のドーパント濃度よりも高く、
－第２の保護領域は、第２の注入領域の活性領域とは反対側に配置される。好ましくは、複数の半導体本体がウェハ複合体内に設けられる。例えば、半導体本体は、連続的な半導体積層体の一部である。

オプトエレクトロニクス半導体部品を製造するための方法の少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＢ）において、マスク領域は、第１の注入領域の、活性領域とは反対側の面に適用され、マスク領域は、上面視において、第１の注入領域よりも小さい横方向の広がりを有し、第１の注入領域上の中央に配置される。好ましくは、マスク領域が半導体本体のコア領域を完全に覆う。

特に、マスク領域は、ドーパントとして第１の注入領域に導入される材料に対して弱透過性であるか、または透過性ではない。したがって、有利には、第１のドーパントの導入が半導体本体のコア領域の外側の領域に制限されることができる。例えば、マスク材料は、半導体本体の表面全体に適用される。特に、マスク領域は、フォトリソグラフィプロセスにおいてパターニングされる。好ましくは、複数のマスク領域が、ウェハ化合物中の複数の半導体本体上に並列に配置され、共通のプロセスステップでパターン化される。

オプトエレクトロニクス半導体部品の製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＣ）において、第１のドーパント材料が第１の注入領域に導入されて、半導体本体の側面に沿って第１の注入領域の活性領域とは反対側の面から第２の注入領域内に延在し、活性領域を完全に貫通し、第１の保護領域内のドーパント濃度が、第１の注入領域内のドーパント濃度よりも高い、第１導電型を有する第１の保護領域を形成する。例えば、第１のドーパント材料は、注入（implantation）によって第１の注入領域に導入される。

第１のドーパントの拡散深さは、第２の保護領域におけるドーピングのレベルによって大きく決定される。第１の保護領域の垂直方向の広がりは、第２の保護領域におけるドーピングレベルの適切な選択によって、制御された方法で調整することができる。

第１のドーパント材料の導入は、第１のドーパント材料のコア領域への浸透が低減または回避されるように、マスク領域によって少なくとも部分的に遮蔽される。したがって、第１の保護領域は特に、コア領域の外側の半導体本体の側面上に形成される。

オプトエレクトロニクス半導体部品の製造方法の少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＣ）は、第１の保護領域内の活性領域のバンドギャップが量子井戸混晶化（quantum well intermixing）によって拡大されるように実行される。活性領域における局所的に拡大されたバンドギャップにより、半導体部品の動作中に、半導体本体の側面における電荷キャリア密度の低減を達成することができる。したがって、半導体本体の側面における非放射性再結合は、有利には低減または回避される。

十分な量子井戸混晶化（quantum well intermixing）の生成は例えば、プロセスステップＣ）の持続時間に依存する。例えば、第１の保護領域内の活性領域内の十分な量子井戸混晶化（quantum well intermixing）は、有利には４分を超える持続時間の間行われる。ステップＣ）は、好ましくは少なくとも１５分、特に好ましくは少なくとも４５分の時間にわたって行われる。

オプトエレクトロニクス部品を製造する方法の少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＣ）における第１のドーパント物質の導入は、拡散の手段によって行われる。拡散は、半導体本体の結晶格子にいかなる放射線損傷も生じないドーパント材料の特に穏やかな導入を可能にする。

オプトエレクトロニクス半導体部品を製造する方法の少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＡ）において、第１の保護領域と第２の保護領域との間に遮蔽領域をさらに有する半導体本体が提供される。遮蔽領域は特に、エピタキシャル成長される半導体材料で形成される。遮蔽領域は、特に第２の導電型を有する。

好ましくは、遮蔽領域は、第２注入領域の材料よりも低い表面再結合速度を有する半導体材料で形成される。低い表面再結合速度は非放射性再結合の確率を有利に低減することができ、それによって、オプトエレクトロニクス半導体部品の効率を高める。特に、遮蔽領域における表面再結合速度が１×１０^４ｃｍ／ｓ～１×１０^６ｃｍ／ｓの値を有し、好ましくは、遮蔽領域における表面再結合速度が１×１０^５ｃｍ／ｓ未満の値を有する。

オプトエレクトロニクス半導体部品を製造するための方法の少なくとも１つの実施形態によれば、ステップＣ）において、第１のドーパント材料は、第１導電型を有する第１の保護領域を形成するために第１の注入領域に導入され、その結果、第１の保護領域は、第１の注入領域の活性領域とは反対側の側から、遮蔽領域内に、半導体本体の側面に沿って延在し、活性領域を完全に貫通し、遮蔽領域内のドーパント濃度は、第１の保護領域内よりも高い。

遮蔽領域内のドーパント濃度は、とりわけ、第１の保護領域が第２の注入領域内にどれだけ広がるかを設定するために使用することができる。遮蔽領域内のドーパント濃度が２～４倍高いと、第１の保護領域は、有利には遮蔽領域内で終端する。

オプトエレクトロニクス半導体部品を製造するための方法の少なくとも１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクス半導体部品の最終的な形状は、側面を生成するための共通の構造化処理によって、後続のステップＤ）において画定される。例えば、側面は、半導体本体の主延在方向に対して６０°～７０°の角度を有する。

本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品は、表示装置、例えばディスプレイにおけるμＬＥＤとしての使用に特に適している。

オプトエレクトロニクス半導体部品のさらなる利点および有利な実施形態、ならびにさらなる実施形態は、図面に関連して示される以下の例示的な実施形態から得られる。

本発明の第１の実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体部品の概略断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体部品の概略断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体部品の概略上面図である。 第２の例示的な実施形態による、本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品の積層方向に沿ったバンドギャップの変形例と同様に、ドーパント濃度を概略的に示す。

同一であるか、同様であるか、または同一の効果を有する構成要素には、図中、同一の参照符号が与えられる。図面および図面に示される構成要素の割合は、一定の縮尺で見なされるべきではない。むしろ、個々の構成要素は、より良好な表現可能性のためにおよび／またはより良好な理解可能性のために、誇張して大きく示され得る。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るオプトエレクトロニクス半導体部品１の概略断面図を示す。オプトエレクトロニクス半導体部品１は、積層方向Ｓに沿って、第２の注入領域２００が形成された第２の保護領域２０１と、活性領域３００と、第１の保護領域１０１が形成された第１の注入領域１００とを有する半導体本体１０を含む。

電気的接触部２０は、第１の注入領域１００の活性領域３００とは反対側に配置される。さらに、電気的接触部２０は、第２の保護領域２０１の活性領域３００とは反対側に配置される。電気的接触部２０は、金属で形成される。電気的接触部２０を手段として、オプトエレクトロニクス半導体部品１の電気的な接続および半導体本体１０への電荷キャリアの注入が行われる。

マスク領域３０は、第１の注入領域１００に面する電気的接触部２０上に配置される。マスク領域３０は特に、第１の保護領域１０１がドープされる第１のドーピング材料に対してほとんど透過性でないか、または非透過性である。マスク領域３０は、さらなるプロセスステップで除去することができ、その後、完成したオプトエレクトロニクス半導体部品１に含まれなくなる。

積層方向Ｓは、活性領域３００の主延在方向に対して横方向に、特に垂直に延在する。半導体本体１０は、積層方向Ｓに平行に延びる側面１０Ａを有する。第１の保護領域１０１は、第１の注入領域１００における半導体本体１０の側面１０Ａに沿って第２の注入領域２００内に延び、活性領域３００を完全に貫通する。

第１の注入領域１００および第１の保護領域１０１は、第１導電型を有する。第２の注入領域２００および第２の保護領域２０１は、第２導電型を有する。例えば、第１導電型はｐ型導電型であり、第２導電型はｎ型導電型である。

第２の保護領域２０１内のドーパント濃度のレベルは、積層方向Ｓにおける第１の保護領域１０１の範囲に影響を及ぼす。有利には、第２の保護領域２０１のドーパント濃度は、第１の保護領域１０１が第２の注入領域２００内で終了するように選択される。

半導体本体１０の中心には、積層方向Ｓに平行な上面図において、第１の保護領域１０１が存在しないコア領域５００が存在する。コア領域５００は、半導体本体１０の側面１０Ａからすべての側で離間している。コア領域５００は、遮蔽領域３０によって少なくとも部分的に覆われる。第１の保護領域１０１の横方向の広がりは、遮蔽領域３０の横方向の広がりにより調整可能である。

第１の保護領域１０１では、活性領域３００に混入する（intermixing）量子井戸を手段として、活性領域３００のバンドギャップが局所的に拡大される。これにより、活性領域３００における電荷キャリアの側面１０Ａへの横方向の拡散が低減される。これにより、活性領域３００において、側面１０Ａにおけるキャリア濃度がより低くなる。その結果、オプトエレクトロニクス半導体部品１における非放射性再結合確率が有利に低減される。

図２は、第２の例示的な実施形態による、本明細書に記載されるオプトエレクトロニクス半導体部品１の概略断面図を示す。第２の実施形態は、本質的に第１の実施形態に対応する。対照的に、図２に示される第２の例示的な実施形態では、半導体本体１０は、第１の保護領域１０１と第２の保護領域２０１との間に配置され、第２導電型を有する遮蔽領域４００をさらに備える。

遮蔽領域４００は、第２の注入領域２００よりもアルミニウムの割合が低い材料で形成されている。遮蔽領域４００内のアルミニウムの割合がより低いことにより、遮蔽領域４００内の表面再結合速度が有利に低減される。したがって、遮蔽領域４００における非放射性再結合の確率はより低い。

遮蔽領域４００および第２の保護領域２０１におけるドーパント濃度のレベルは、積層方向Ｓにおける第１の保護領域１０１の範囲に影響を及ぼす。有利には、遮蔽領域４００のドーパント濃度は、第１の保護領域１０１が遮蔽領域４００において終端するように選択される。また、第２の注入領域２００におけるドーパント濃度は十分に低い。例えば、第２の注入領域２００におけるドーパント濃度は、第１の保護領域１０１におけるドーパント濃度よりも低い。対照的に、遮蔽領域４００におけるドーパント濃度は、第１の保護領域１０１内のドーパント濃度よりも、好ましくは少なくとも２倍高く、好ましくは少なくとも４倍高い。

第１の保護領域１０１が遮蔽領域４００内で終わるという事実により、そこで形成されるｐｎ接合は、非放射性表面再結合事象の特に低い確率を有利に示す。

図３は、第１の例示的な実施形態による、本明細書に記載されるオプトエレクトロニクス半導体部品１の概略上面図を示す。上面図では、半導体本体１０の横方向延在部Ｌが明らかである。横方向延在部Ｌは、半導体本体１０の側面１０Ａから半導体本体１０の反対側の側面１０Ａまで延在する。半導体本体１０は、必ずしも正方形または長方形の形状を有していなくてもよい。例えば、横方向延在部Ｌは、円形の半導体本体１０の直径とみなすこともできる。

半導体本体１０の上面図では、注入領域１００および第１の保護領域１０１が見える。半導体本体１０の中心には、第１の保護領域１０１がないコア領域５００が示されている。コア領域５００は、第１の保護領域１０１によって横方向に完全に囲まれており、半導体本体１０の側面１０Ａから全側面において離間している。これにより、半導体本体１０のすべての側面１０Ａは、第１の保護領域１０１によって覆われる。その結果、側面１０Ａにおける非放射性再結合確率が有利に低減される。

図４は、第２の実施形態に係る、本明細書に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品１の積層方向Ｓに沿ったｎ－ドーパント濃度Ｎ、ｐ－ドーパント濃度Ｐ、およびバンドギャップＥの変形例の概略図を示す。

積層方向Ｓに沿って、バンドギャップＥの経過が、第２の保護領域２０１、遮蔽領域４００、第２の注入領域２００、活性領域３００、および第１の注入領域１００にわたって示されている。活性領域３００には、バンドギャップＥの異なる複数の層が存在する。

ｎ－ドーパント濃度Ｎは、第２の保護領域２０１内で最大値をとり、積層方向Ｓに沿って遮蔽領域４００の過程で着実に減少する。ｐ－ドーパント濃度Ｐは、第１の注入領域１００内で最大値を有し、活性領域３００の方向で積層方向Ｓに向かって着実に減少する。第１の保護領域１０１内では、ｐ－ドーパント濃度Ｐは、第１の注入領域１００内よりも高い値を有し、したがって、活性領域３００を通って、部分的に第２の注入領域２００を通って遮蔽領域４００内に積層方向Ｓとは反対に延びる。

第２の保護領域２０１内のｎ－ドーパント濃度Ｎの最大値は、第１の保護領域１０１内のｐ－ドーパント濃度Ｐの値よりも少なくとも２倍、好ましくは少なくとも４倍高く、したがって、積層方向Ｓに対する第１の保護領域１０１の延在が遮蔽領域４００内で終了することを確実にする。

なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。むしろ、本発明は、この特徴または組み合わせ自体が特許請求の範囲または例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、任意の新しい特徴ならびに特徴の任意の組み合わせを包含し、特に、特許請求の範囲における特徴の任意の組み合わせを含む。

本特許出願はドイツ特許出願第１０２０２１１００５３４．５号の優先権を主張し、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

１ オプトエレクトロニクス半導体部品
１０ 半導体本体
２０ 接触部
３０ マスク領域
１００ 第１の注入領域
１０１ 第１の保護領域
２００ 第２の注入領域
２０１ 第２の保護領域
３００ 活性領域
４００ 遮蔽領域
５００ コア領域
１０Ａ 側面
Ｌ 横方向延在部
Ｓ 積層方向
Ｅ バンドギャップエネルギー
Ｐ ｐ－ドーパント濃度
Ｎ ｎ－ドーパント濃度

Claims (20)

1. 第１の保護領域（１０１）が形成された第１の注入領域（１００）と、第２の保護領域（２０１）が形成された第２の注入領域（２００）と、電磁放射線を生成するように意図され、前記第１の注入領域（１００）と前記第２の注入領域（２００）との間に配置された活性領域（３００）と、を有する半導体本体（１０）を備え、
   前記第１の注入領域（１００）および前記第１の保護領域（１０１）は、第１導電型を有し、
   前記第２の注入領域（２００）および前記第２の保護領域（２０１）は、第２導電型を有し、
   前記第１の注入領域（１００）内のドーパント濃度は、前記第１の注入領域（１００）内よりも高く、
   前記第２の保護領域（２０１）内のドーパント濃度は、前記第２の注入領域（２００）内よりも高く、
   前記第２の保護領域（２０１）は、前記第２の注入領域（２００）の前記活性領域（３００）とは反対側に配置され、
   前記第１の保護領域（１０１）は、前記半導体本体（１０）の側面（１０Ａ）に沿って、前記第１の注入領域（１００）の前記活性領域（３００）とは反対側から、前記第２の注入領域（２００）内に延在し、前記活性領域（３００）を完全に貫通する、オプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
2. 前記半導体本体（１０）は、リン化合物半導体材料、特にＩｎＧａＡｌＰまたはヒ化物化合物半導体材料、特にＡｌＧａＡｓをベースとする、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
3. 前記第１の保護領域（１０１）と前記第２の保護領域（２０１）との間に遮蔽領域（４００）が配置されている、請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
4. 前記遮蔽領域（４００）は、前記第２の注入領域（２００）よりも少ない割合のアルミニウムを含む、請求項３に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
5. 前記遮蔽領域（４００）が、０．５≦ｘ≦０．９、好ましくは０．６≦ｘ≦０．８、特に好ましくはｘ＝０．６で、式（ＩｎＧａ_１－ｘＡｌ_ｘ）_０．４９Ｐ_０．５１に従う組成物を有する、請求項３または４に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
6. 前記遮蔽領域（４００）は、前記第２の注入領域（２００）よりも低い表面再結合速度を有する、請求項３～５のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
7. 前記遮蔽領域（４００）内のドーパント濃度は、前記第１の保護領域（１０１）内のドーパント濃度よりも少なくとも２倍高い、好ましくは少なくとも４倍高い、請求項３～６のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
8. 前記第１の保護領域（１０１）は、前記遮蔽領域（４００）内で終端する、請求項３～７のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
9. 前記第１の保護領域（１０１）は、コア領域（５００）の外側に配置される、請求項１～８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
10. 前記第２の保護領域（２０１）内のドーパント濃度は、前記第１の保護領域（１０１）内のドーパント濃度よりも少なくとも２倍高く、好ましくは少なくとも４倍高い、請求項１および２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
11. 前記第１の注入領域（１００）および前記第２の注入領域（２００）は、それぞれ、ｘ＝１で、式（ＩｎＧａ_１－ｘＡｌ_ｘ）_０．４９Ｐ_０．５１に従う組成物を有する材料に基づく、請求項１～１０のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
12. 前記第１の保護領域（１０１）は、材料、Ｍｇ、Ｚｎのうちの１つでドープされている、請求項１～１１のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
13. 前記活性領域（３００）は、量子井戸構造、好ましくは多重量子井戸構造として形成される、請求項１～１２のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
14. 前記活性領域（３００）は、５８０ｎｍ～１μｍの波長範囲、好ましくは５８０ｎｍ～６６０ｎｍの波長範囲の電磁放射線を放出することを意図する、請求項１～１３のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
15. 前記半導体本体（１０）の横方向延在部（Ｌ）は、１００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満、特に好ましくは２０μｍ未満である、請求項１～１４のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）。
16. オプトエレクトロニクス半導体部品（１）の製造方法であって、
    Ａ）第１の注入領域（１００）と、第２の保護領域（２０１）が形成された第２の注入領域（２００）と、電磁放射線を生成するように意図され、第１の注入領域（１００）と第２の注入領域（２００）との間に配置された活性領域（３００）と、を有する半導体本体（１０）を設けることであって、
    －前記第１の注入領域（１００）は第１の導電型を有し、
    －前記第２の注入領域（２００）および前記第２の保護領域（２０１）は、第２導電型を有し、
    －前記第２の保護領域（２０１）内のドーパント濃度は、第２の注入領域（２００）内よりも高く、
    －前記第２の保護領域（２０１）は、前記第２の注入領域（２００）の前記活性領域（３００）とは反対側に配置された、
    設けることと、
    Ｂ）前記第１の注入領域（１００）の前記活性領域（３００）とは反対側にマスク領域（３０）を適用することであって、上面図に見ると、前記マスク領域（３０）は、前記第１の注入領域（１００）よりも小さい横方向延在部（Ｌ）を有し、前記第１の注入領域（１００）上に中央に配置される、適用することと、
    Ｃ）第１のドーパント材料を前記第１の注入領域（１００）に導入して、前記半導体本体（１０）の側面（１０Ａ）に沿って、前記第１の注入領域（１００）の前記活性領域（３００）とは反対側から前記第２の注入領域（２００）に延在し、前記活性領域（３００）を完全に貫通する、第１導電型を有する第１の保護領域（１０１）を形成することと、を含み、
    前記第１の保護領域（１０１）内のドーパント濃度は、前記第１の注入領域（１００）内よりも高い、オプトエレクトロニクス半導体部品（１）の製造方法。
17. 前記Ｃ）は、前記第１の保護領域（１０１）における前記活性領域（３００）のバンドギャップ（Ｅ）が量子井戸混晶化によって拡大されるように行われる、請求項１６に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）の製造方法。
18. Ｃ）における前記第１の注入領域（１００）への第１のドーパント材料の導入が、拡散によって行われる、請求項１６または１７に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）の製造方法。
19. Ａ）において、前記第１の保護領域（１０１）と前記第２の保護領域（２０１）との間に遮蔽領域（４００）をさらに有する半導体本体（１０）が設けられる、請求項１６～１８のいずれか一項に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）の製造方法。
20. Ｃ）において、前記第１のドーパント材料を前記第１の注入領域（１００）に導入して、第１導電型を有する第１の保護領域（１０１）を形成することは、前記第１の保護領域が、前記半導体本体（１０）の側面（１０Ａ）に沿って、前記第１の注入領域（１００）の前記活性領域（３００）とは反対側から前記遮蔽領域（４００）に延在し、前記活性領域（３００）を完全に貫通する、ように実行され、前記遮蔽領域（４００）内のドーパント濃度は、前記第１の保護領域（１０１）内よりも高い、請求項１９に記載のオプトエレクトロニクス半導体部品（１）の製造方法。
    

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