TW201101535A - Optoelectronic semiconductor body with a reflecting layer system - Google Patents

Description

201101535 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及一種具有反射層系統之光電半導體。 【先前技術】 本專利申請案主張德國專利申請案10 2009 019 524.6之 優先權，其已揭示的整個內容在此一倂作爲參考。 【發明內容】 _ 本發明的目的是提供一種具有反射層系統之光電半導 ❹ 體，其包括一可透過輻射的層和一個金屬層，其中可使該 金屬層之去積層化（Delamination)的危險性減小。 上述目的藉由一種具有申請專利範圍第1項特徵的光電 半導體來達成。光電半導體之有利的其它佈置和形式描述 在申請專利範圍各附屬項中，其已揭示的整個內容在此一 倂作爲參考。 本發明提供一種光電半導體，其具有活性的半導體層序 〇 列。此活性的半導體層序列可適當地包括η-導電層、P-導 電層和介於此導電層和此ρ-導電層之間的活性層。此活 性層較佳是具有ρη-接面、雙異質結構、單一量子井結構或 多重式量子井結構以產生輻射。活性的半導體層序列較佳 是用來發出電磁輻射，特別是紅外線、可見光及/或紫外線 光譜區中的電磁輻射。或是，活性的半導體層序列亦可用 來接收電磁輻射。活性的半導體層序列較佳是一種磊晶的 層序列，其例如以磊晶方式沈積在一種生長基板上，其中 該生長基板隨後被去除或被大大地薄化。 -4- 201101535 又，光電半導體具有反射層系統。此 透過輻射的第一層，其鄰接於該活性的 一較佳的實施形式中，該可透過輻射的 料，特別是二氧化矽（Si〇2)。 所謂“可透過輻射的層”此處是指由 的層，其對由活性的半導體層序列所發ί 輻射的至少一部份而言是可透過的且特 種佈置中，可透過輻射的第一層含有- 〇 (Bragg) -反射器（DBR)，其例如包括多個, 對分別具有一個3丨〇2_層和一個Ti〇2-層 此外，反射層系統含有一個金屬層， 層序列的方向中位於可透過輻射的第一 該金屬層配置在該可透過輻射的第一層 序列之此側上。 在該可透過輻射的第一層和該金屬層 〇 輻射的第二層。此可透過輻射的第二層 材料或由此黏性改良材料構成。該金屬 透過輻射的第二層之黏性改良材料上。 同於第一介電材料。須進行選擇，使該 與黏合至該第一介電材料上比較時可獲 特別是當爲了將金屬層由該黏性改良 拉力及/或剪力大於爲了將直接施加在 金屬層由第一介電材料剝離時所需的拉 在一種改良的黏合性。 反射層系統含有可 半導體層序列。在 第一層含有介電材 一種材料成份構成 ιΒ -或所接收的電磁 別是透明的。在一 -種分散式佈拉格 層對（pair)，每一層 〇 其在離開該半導體 層之後。換言之， 之遠離該半導體層 之間配置一可透過 包括一種黏性改良 層直接施加在該可 此黏性改良材料不 金屬層的黏合性在 得改良。 材料剝離時所需的 第一介電材料上的 力或剪力時，則存 201101535 爲了達成高的反射性，上述反射層系統是有利的。例如， 一種光束在半導體層序列中以對該反射層系統成平坦角度 的方式而在該半導體層序列和該可透過輻射的第一層之間 的界面上傳送時，此光束將被全反射。未滿足該全反射所 需的反射條件而進入至該可透過輻射的第一層中的光束例 如藉由該金屬層而反射回到該半導體層序列的方向中。以 此種方式，可在大的角度範圍中達成高的反射率。 若該金屬層在該反射層系統之透明層（其在至該半導體 〇 層序列之方向中位於該金屬層之前）上的黏合性不足，則將 有”構件不能使用”的危險性’這例如是由於該金屬層之 至少依位置而形成的去積層化所造成。 藉由該可透過輻射的第二層，則可使該金屬層達成一特 別佳的黏合性，且可使上述危險性下降。特別是在大量生 產該構件時’可有利地以上述方式使黏性很少-及/或不可 使用的構件之份量保持在特別少的狀態。 〇 在—較佳實施形式中，黏性改良材料是第二介電材料， 其與第一介電材料不同。第二介電材料特別是與二氧化矽 不同。一氧化矽是—種介電材料，其對金屬層具有特別不 利的黏合性。 黏性改良材料，特別是第二介電材料，較佳是一種含氮 的化合物，例如，氮化鋁（A1N)，氮化矽（S1IN0(例如，si3N4) 或氮化鉬（TaN) 〇本發明人已確定：藉由可透過輻射的第二 層，可使該金屬層達成—特別佳的黏合性，其中該可透過 輻射的第一層含有一種含氮的化合物以作爲黏性改良材 201101535 料。該金屬層在含氮的化合物（特別是Si3N4)上的黏合性特 別是可較在其它介電材料（二氧化矽）上的黏合性而獲得改 良。 另一實施形式中’該黏性改良材料是一種透明的導電氧 化物（T C 0)。此透明的導電氧化物較佳是氧化銦鎢（〗w 〇)、 氧化銦鋅（IZO)或氧化鋅（ZnO)。發明人已確定的是：例如， 可藉由氧化鋅使該金屬層達成一特別佳的黏合性。另一透 明的導電氧化物，例如，氧化銦錫（IT0)，具有一較二氧化 ❸ ‘ 矽更佳的黏合性。然而，相較於其它透明的導電氧化物而 言，氧化鋅的黏合性可有利地進一步獲得改良。 可透過輻射的第二層在一種佈置中具有100奈米或更小 的厚度。此第二層的層厚度較佳是10奈米或更小。在此種 層厚度時，此可透過輻射的第二層所造成的吸收損耗可有 利地成爲特別小。此種小的層厚度特別是在以透明的導電 氧化物作爲黏性改良材料時是有利的，此乃因其具有較大 Q 的吸收性。 在另一實施形式中，可透過輻射的第二層具有一種由高 折射率的層和低折射率的層交替形成的層對（pair)所構成 的層系統。此種層系統例如是一種分散式佈拉格-反射器。 此種分散式佈拉格-反射器在原理上已爲此行的專家所知 悉，此處因此不再詳述。在此種分散式佈拉格-反射器中， ~個層對、多個層對或每一層對都包括一種由黏性改良材 料（特別是氮化矽（例如，ShN4)或氧化鋅）所構成的層。此層 對-或各層對之第二層例如由二氧化矽所構成。於此，重要 201101535 的是：該分散式佈拉格-反射器在與半導體層序列相遠離的 此側上是以一種由黏性改良材料構成的層作爲結束，作爲 結束的此層上直接施加該金屬層。 在一較佳的佈置中，該金屬層具有一種多層結構，此多 層結構具有一與該半導體層序列相面對的黏合促進層，其 直接施加在可透過輻射的第二層之黏性改良材料上。在該 輻射離開該半導體層序列之方向中，一反射層跟隨在該黏 合促進層之後。 Ο v 該黏合促進層包括由Ti，Ta，Al, Pt，Pd，Cr和Ni所形成 的組的金屬中的至少一種。例如，其由該些金屬中之一所 構成或由該些金屬的合金所構成。該黏合促進層所具有的 厚度較佳是50奈米或更小，特別佳時是1奈米或更小。 該金屬層較佳是包含以下各金屬之一或由該些金屬之一 所構成：Al, Ag, Au。該些金屬較佳是包含在該反射層中。 該反射層較佳是在遠離該半導體層序列之此側上鄰接於該 Q 黏合促進層。 本發明其它優點和有利的佈置將描述於以下的第1圖和 第2圖所示的例示性實施例中。 【實施方式】 各圖式和實施例中相同·或作用相同的各組件分別標以 相同的參考符號。所示各元件和各元件（特別是層）之間的比 例未必依比例繪出。反之，爲了易於了解及/或清楚之故各 圖式的一些元件已予過度地（例如，加厚）顯示出。 第1圖顯示第一實施例之光電半導體1。半導體具有一 201101535 活性的半導體層序列10。此活性的半導體層序列1 〇例如以 磊晶方式生長在一種生長基板（圖中未顯示）上。該生長基 板可去除或大大地被薄化。 該活性半導體層序列10包含一種η -導電層11; 一活性 層1 2，其例如包含一多重式量子井結構以產生輻射；以及 一種Ρ-導電層13。該η-導電層11和ρ_導電層13之順序因 此亦可互換。 在該半導體層序列10之第一主面101上施加一反射層系 η V/ 統20。此反射層系統20目前是由可透過輻射的第一層21、 可透過輻射的第二層22和金屬層23所構成。 在可透過輻射的第一層21之第一主面211上施加該可透 過輻射的第二層22。第二主面212是與第一主面211相面 對，藉由該第二主面212，則該可透過輻射的第一層21可 鄰接於該半導體層序列10之第一主面101。在該可透過輻 射的第二層22之第一主面221上施加金屬層23。該可透過 Q 輻射的第二層22之與第一主面221相面對的第二主面222 鄰接於該可透過輻射的第一層21之第一主面211。 該可透過輻射的第一層21例如由二氧化矽（Si〇2)構成。 該可透過輻射的第二層22目前由氮化矽（ShN〇構成且具有 10奈米或更小的層厚度D。在本實施例的一種變形中，該 可透過輻射的第二層22由透明的導電氧化物（ZnO)構成。 金屬層23之一主面232鄰接於該可透過輻射的第二層 22，且該金屬層23目前是由黏合促進層23A和反射層23B 所構成。該黏合促進層23A直接施加在該黏性改良材料 201101535 上，即，直接施加在氮化矽上，或在本實施例的變形中直 接施加在該可透過輻射的第二層22之氧化鋅上。 該黏合促進層23A例如由鉻（Cr)及/或鈦（Ti)所構成。在 該黏合促進層上直接施加該反射層23B，其目前是由銀（Ag) 構成。 第2圖是光電半導體的第二實施例。第二實施例的光電 半導體1與第一實施例不同之處在於：該可透過輻射的第 二層22形成爲分散式佈拉格-反射器（DBR)。 〇 本實施例中可透過輻射的第二層由多個層對（pair)22A， 22B構成，各層對由高折射率和低折射率之層交替地形成。 例如，層對之第一層22A由二氧化矽構成，此第一層所具 有的折射率η大約是1.45,該層對的第二層22B由氮化 矽構成，且所具有的折射率η大約是η与2。該DBR例如具 有至少五個（特別是至少十個）此種層對22Α，22Β。 該DBR以氮化矽層22Β而終止於該可透過輻射的第二層 Q 22之遠離該半導體層序列之第一主面221上，金屬層23 直接施加於該氮化矽層22Β上。 本發明當然不限於依據各實施例中所作的描述。反之， 本發明包含每一新的特徵和各特徵的每一種組合，特別是 包含各申請專利範圍-或不同實施例之各別特徵之每一種組 合，當相關的特徵或相關的組合本身未明顯地顯示在各申 請專利範圍中或各實施例中時亦屬本發明。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示第一實施例之光電半導體之橫切面。 -10- 201101535 第2圖顯示第二實施例之光電半導體之橫切面。 【主要元件符號說明】

1 光電半導體 10 半導體層序列 11 η-導電層 12 活性層 13 Ρ-導電層 20 反射層系統 21 可透過輻射的第一層 22 可透過輻射的第二層 22A 第一層 22B 第二層 23 金屬層 23A 黏合促進層 23B 反射層 101 半導體層序列之第一主面 211 可透過輻射的第一層之第一 主面 212 可透過輻射的第一層之第二 主面 221 可透過輻射的第二層之第一 主面 222 可透過輻射的第二層之第二 主面 232 主面 D 層厚度 -11-

Claims (1)

1. 201101535 七、申請專利範圍： 1. 一種光電半導體（1)，包括：活性的半導體層序列（1〇); 以及反射層系統（20)，其具有一與該半導體層序列（丨〇)相 鄰接的可透過輻射的第一層（21)和金屬層（23)，該第一層 (21)包含第一介電材料’且該金屬層（23)配置在該可透過 輻射的第一層（21)之遠離該半導體層序列（1〇)之此側 上’其中在該可透過輻射的第一層（21)和該金屬層（23)之 0 間配置—可透過輻射的第二層（22)，其含有黏性改良材 料’該金屬層（23)直接施加在該黏性改良材料上，且該黏 性改良材料是與該第一介電材料不同，須選取該黏性改 良材料’使該金屬層（2 3)在該黏性改良材料上的黏合性在 與該第一介電材料上的黏合性相比較下已獲得改良。 2. 如申請專利範圍第1項之光電半導體（丨），其中該黏性改 良材料是除了二氧化矽以外的第二介電材料。 3·如申請專利範圍第2項之光電半導體（1)，其中該黏性改 Ο 良材料是含氮的化合物。 4. 如申請專利範圍第3項之光電半導體（1)，其中該含氮的 化合物是由AIN, Si*Ny，ShNq TaN所構成之組中選取。 5. 如申請專利範圍第1項之光電半導體（1)，其中該黏性改 &材料是透明的導電氧化物。 6. 如申請專利範圍第5項之光電半導體（1)，其中該黏性改 良材料是氮化銦鎢、氧化銦鋅或氧化鋅。 申請專利fe圍第1至6項中任一項之光電半導體（1)， -、中該可透過輻射的第二層（22)具有1〇奈米或更小的層 -12- 201101535 厚度（D)。 8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之光電半導體（1)， 其中該可透過輻射的第二層（22)包含一種由多個層對 (22A，22B)所構成的層系統，各層對由高折射率和低折射 率的層交替地形成，其中每一層對的層（22B)是由該黏性 改良材料來構成。 9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項之光電半導體（1)， 其中該第一介電材料是二氧化矽。 10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項之光電半導體（1)， 其中該金屬層（23)具有一種多層結構，其包含一與該半 導體層序列（10)相面對的黏合促進層（23A);以及一反射 層（23B)，其中該黏合促進層（23A)直接施加在該黏性改 良材料上，且該反射層（23B)位於該黏合促進層（23A)之 遠離該半導體層序列（10)之此側上° 11. 如申請專利範圍第10項之光電半導體（1)，其中該黏合 q 促進層（23A)包含以下的金屬之至少一種或由該些金屬 之一構成：欽、鉬、鋁、鉑、鈀、絡、鎳。 12如申請專利範圍第10或11項之光電半導體（1)’其中該 黏合促進層（23A)具有1奈米或更小的層厚度。 13. 如申請專利範圍第1至12項中任一項之光電半導體 (1)，其中該金屬層（23)包含以下的金屬之至少一種或由 該些金屬之一構成：鋁、銀、金。 14. 如申請專利範圍第10至12項中任一項之光電半導體 (1)，其中該反射層（23 B)包含以下的金屬之至少一種或 -13- 201101535 由該些金屬之一構成：鋁、銀、金。 15.—種光電半導體（1)，包括： -活性的半導體層序列（10);以及 -反射層系統（20)，其具有一與該半導體層序列（1〇)相鄰 接的可透過輻射的第一層（21)和金屬層（23)，該第一層 (21)包含第一介電材料，且該金屬層（23)配置在該可透過 輻射的第一層（21)之遠離該半導體層序列（1〇)之此側 上，其中 〇 _ •在該可透過輻射的第一層（21)和該金屬層（23)之間配置 一可透過輻射的第二層（22)，其含有黏性改良材料，該 金屬層（23)直接施加在該黏性改良材料上，且 -該黏性改良材料是與該第一介電材料不同， -該第一介電材料是二氧化砂， -該黏性改良材料是含氮之化合物， -由A1N，Si*N,, ShN4, TaN所構成之組中選取該含氮之化 Q 合物，且 -該金屬層（23)具有一種多層結構，其包含一與該半導體 層序列（10)相面對的黏合促進層（23A);以及一反射層 (23B) ’其中該黏合促進層（23A)直接施加在該黏性改良 材料上’且該反射層（23B)位於該黏合促進層（23A)之遠 離該半導體層序列（1〇)之此側上。 -14-