JP7390803B2 - オプトエレクトロニクス半導体デバイスおよびオプトエレクトロニクス半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
- 第1の領域、活性領域、および第2の領域が、堆積方向に沿って配置されており、
- 活性領域が、取り出し面とは反対側の裏面から、堆積方向を横切るかまたは堆積方向に垂直に延びる長手方向に沿って、取り出し面まで延びており、
- 取り出し面が、裏面に面平行に配置されており、
- 半導体ボディの取り出し面および裏面が、エッチング工程によって作製されている。
10 半導体ボディ
101 第1の領域
1011 段部
102 第2の領域
103 活性領域
20 取り出し面
30 裏面
40 凹部
50 マスク層
52 マスク層における凹部
60 パッシベーション
70 ミラー層
701 ミラー
702 ミラー
200 損傷領域
810 第1のコンタクト構造
820 第2のコンタクト構造
90 ウェハ
900 成長基板
A 切断線
Α 垂直遠視野角
E 電磁放射
X 長手方向
Y 堆積方向
Claims (20)
- 第1の導電型の第1の領域(101)と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域(103)と、第2の導電型の第2の領域(102)と、電磁放射を取り出すために設けられている取り出し面(20)と、を備えた半導体ボディ(10)、を有するオプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)であって、
- 前記第1の領域(101)、前記活性領域(103)、および前記第2の領域(102)が、堆積方向(Y)に沿って配置されており、
- 前記活性領域(103)が、前記取り出し面(20)とは反対側の裏面(30)から、前記堆積方向(Y)を横切るかまたは前記堆積方向(Y)に垂直な長手方向(X)に沿って、前記取り出し面(20)まで延びており、
- 前記取り出し面(20)が、前記裏面(30)に面平行に配置されており、
- 前記半導体ボディ(10)の前記取り出し面(20)および前記裏面(30)が、エッチング工程によって作製されており、
前記取り出し面(20)における前記第1の領域(101)は、前記長手方向(X)における複数の段部(1011)を有し、
前記長手方向(X)における前記第1の領域(101)の前記複数の段部(1011)の幅b n が、次の式、すなわち、b n <[(h n -a-w)/tan(α/2)]-(b n-1 -b n-2 -...-b 2 -b 1 )を、+/-10%の誤差まで前記b n が満たすように、構造化されており、aが、前記活性領域(103)とは反対側の前記第2の領域(102)の面からの前記活性領域(103)の距離であり、h n が、前記半導体ボディ(10)の前記堆積方向(Y)に平行な方向における前記取り出し面(20)の範囲であり、wが、前記活性領域(103)に隣接している前記第1の領域(101)の側における導波路の厚さであり、αが垂直遠視野角として定義されており、添え字nが、段部(1011)の数を表す、
オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)。 - 前記オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)が、コヒーレントな放射を生成するように設計されている、請求項1に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)。
- 前記半導体ボディ(10)が、300μm未満の、前記長手方向(X)における延在範囲を有する、請求項1または請求項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デバイス(1)。
- 前記半導体ボディ(10)の少なくとも一部分が、窒化物化合物半導体材料系である、請求項1から請求項3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デバイス(1)。
- 前記取り出し面(20)および前記裏面(30)が、前記半導体ボディ(10)の結晶のm面に平行に延びている、請求項1から請求項4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デバイス(1)。
- 前記半導体ボディ(10)が成長基板(900)の上に堆積されており、前記成長基板(900)が、次の材料、すなわち、サファイア、窒化ガリウム、炭化ケイ素、シリコン、のうちの1種類によって形成されている、請求項1から請求項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デバイス(1)。
- 前記取り出し面(20)および前記裏面(30)が、0.1nm~10nmの範囲内の平均粗さを有する、請求項1から請求項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デバイス(1)。
- 前記裏面(30)および/または前記取り出し面(20)の下流、前記半導体ボディ(10)とは反対側の面それぞれに、ミラー(701,702)が配置されている、請求項1から請求項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デバイス(1)。
- 前記ミラー(701,702)が、前記半導体ボディ(10)の材料によって作製されている、請求項8に記載のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)。
- 前記段部(1011)が、前記半導体ボディ(10)から放出された電磁放射(E)が前記段部(1011)に入射しないように、構造化されている、請求項1から9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デバイス(1)。
- オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)を製造する方法であって、
- 堆積方向(Y)に沿って、第1の導電型の第1の領域(101)と、電磁放射を生成するように設計されている活性領域(103)と、第2の導電型の第2の領域(102)と、を備えた半導体ボディ(10)、を設けるステップであって、前記活性領域(103)が、前記堆積方向(Y)を横切るかまたは前記堆積方向(Y)に垂直な長手方向(X)に沿って、前記第1の領域(101)と前記第2の領域(102)との間に延びている、ステップと、
- 前記第2の領域(102)および前記活性領域(103)を完全に貫いている第1の溝を、前記堆積方向(Y)に沿ってかつ前記長手方向(X)に直交して、少なくとも部分的に、第1のエッチング工程によって挿入するステップであって、前記半導体ボディ(10)に面している前記第1の溝の側面に、電磁放射(E)を取り出すための取り出し面(20)が設けられる、ステップと、
- 前記第2の領域(102)および前記活性領域(103)を完全に貫いている第2の溝を、前記半導体ボディ(10)の前記堆積方向(Y)に沿ってかつ前記長手方向(X)に直交して、少なくとも部分的に、前記第1の溝とは反対の前記半導体ボディの側に前記第1のエッチング工程によって挿入するステップであって、前記半導体ボディ(10)に面している前記第2の溝の側面に裏面(30)が形成される、ステップと、
- 前記取り出し面(20)および前記裏面(30)を、第2のエッチング工程によって平滑化するステップと、
を含み、
前記取り出し面(20)における前記第1の領域(101)に、前記長手方向(X)における複数の段部(1011)が形成され、
前記長手方向(X)における前記第1の領域(101)の前記複数の段部(1011)の幅b n が、次の式、すなわち、b n <[(h n -a-w)/tan(α/2)]-(b n-1 -b n-2 -...-b 2 -b 1 )を、+/-10%の誤差まで前記b n が満たすように、構造化されており、aが、前記活性領域(103)とは反対側の前記第2の領域(102)の面からの前記活性領域(103)の距離であり、h n が、前記半導体ボディ(10)の前記堆積方向(Y)に平行な方向における前記取り出し面(20)の範囲であり、wが、前記活性領域(103)に隣接している前記第1の領域(101)の側における導波路の厚さであり、αが垂直遠視野角として定義されており、添え字nが、段部(1011)の数を表す、オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)を製造する方法。 - 前記第2のエッチング工程のエッチング液が、次のエッチング液、すなわち、KOH、NaOH、NH4OH、LiOH、TMAH、NMP、のうちの1種類を含む、請求項11に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)を製造する方法。
- 前記取り出し面(20)および前記裏面(30)が、イオン洗浄によって洗浄される、請求項11または請求項12に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)を製造する方法。
- 前記取り出し面(20)および前記裏面(30)が、半結晶性材料によって被覆される、請求項13に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)を製造する方法。
- 前記取り出し面(20)および前記裏面(30)が、誘電体材料または金属によって被覆される、請求項14に記載の、オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)を製造する方法。
- 前記第1の領域(101)の段部(1011)が、エッチング工程によって、前記長手方向(X)において前記取り出し面(20)を経て構造化される、請求項11から請求項15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デバイス(1)を製造する方法。
- 各前記ステップが、ウェハ複合体における複数のオプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)に対して実行される、請求項11から請求項16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デバイス(1)を製造する方法。
- 前記第2のエッチング工程が、湿式化学エッチング工程である、請求項11から請求項17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デバイス(1)を製造する方法。
- 複数の段部(1011)を有する第1の導電型の第1の領域(101)と、前記複数の段部(1011)を除く前記第1の領域(101)に堆積され電磁放射を生成するように設計された活性領域(103)と、前記活性領域(103)に堆積された第2の導電型の第2の領域(102)と、を有する半導体ボディ(10)と、
電磁放射(E)を取り出すための取り出し面(20)と、
前記取り出し面(20)に対して面平行に配置された裏面(30)と、
を備え、
前記取り出し面(20)および前記裏面(30)は、それぞれ、前記複数の段部(1011)を除く前記第1の領域(101)の側面、前記活性領域(103)の側面、および第2の領域(102)の側面を構成し、
長手方向(X)における前記第1の領域(101)の前記複数の段部(1011)の幅b n が、次の式、すなわち、b n <[(h n -a-w)/tan(α/2)]-(b n-1 -b n-2 -...-b 2 -b 1 )を、+/-10%の誤差まで前記b n が満たすように、構造化されており、aが、前記活性領域(103)とは反対側の前記第2の領域(102)の面からの前記活性領域(103)の距離であり、h n が、前記半導体ボディ(10)の堆積方向(Y)に平行な方向における前記取り出し面(20)の範囲であり、wが、前記活性領域(103)に隣接している前記第1の領域(101)の側における導波路の厚さであり、αが垂直遠視野角として定義されており、添え字nが、段部(1011)の数を表す、
オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)。 - 第1の導電型の第1の領域(101)と電磁放射を生成する活性領域(103)と第2の導電型の第2の領域(102)とを堆積し、半導体ボディ(10)を形成するステップと、
第1のエッチング工程によって、前記第2の領域(102)および前記活性領域(103)を完全に貫く第1の溝および第2の溝を設けるステップと、
前記第1の溝の側面に、電磁放射(E)を取り出すための取り出し面(20)を形成するステップと、
前記第2の溝の側面に、前記取り出し面(20)に対して面平行な裏面(30)を形成するステップと、
第2のエッチング工程によって、前記取り出し面(20)および前記裏面(30)を平滑化するステップと、
を含み、
前記取り出し面(20)における前記第1の領域(101)に、長手方向(X)における複数の段部(1011)が形成され、
前記長手方向(X)における前記第1の領域(101)の前記複数の段部(1011)の幅b n が、次の式、すなわち、b n <[(h n -a-w)/tan(α/2)]-(b n-1 -b n-2 -...-b 2 -b 1 )を、+/-10%の誤差まで前記b n が満たすように、構造化されており、aが、前記活性領域(103)とは反対側の前記第2の領域(102)の面からの前記活性領域(103)の距離であり、h n が、前記半導体ボディ(10)の堆積方向(Y)に平行な方向における前記取り出し面(20)の範囲であり、wが、前記活性領域(103)に隣接している前記第1の領域(101)の側における導波路の厚さであり、αが垂直遠視野角として定義されており、添え字nが、段部(1011)の数を表す、オプトエレクトロニクス半導体デバイス(1)の製造方法。
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