TWI474501B - 光電半導體本體及製造光電半導體本體之方法 - Google Patents
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Description
本專利申請案主張德國專利申請案DE 10 2007 057 756.9之優先權,其已揭示的整個內容在此一併作為參考。
本發明涉及一種具有磊晶半導體層序列之光電半導體本體,其是以氮化物-化合物半導體為主。該半導體層序列設有電性接觸材料,其鄰接於半導體層序列之n-導電之摻雜的磊晶半導體層。本發明亦涉及此種光電半導體本體的製造方法。
US 2007/0012944 A1中已揭示上述形式的光電半導體本體。上述半導體本體例如具有由GaN構成的n-導電之摻雜磊晶層,其形成半導體本體之外部主面,該外部主面遠離p-導電之摻雜磊晶層。在n-導電之摻雜磊晶半導體層之主面上配置一種金屬接合墊形式的電性接觸材料。在磊晶半導體層序列之與該主面相面對的一側上,另一電性接觸材料是與p-導電之磊晶半導體層相鄰。
本發明的目的是提供一種光電半導體本體,其中可在電性接觸材料和n-導電之以氮化物-化合物半導體為主之摻雜磊晶半導體材料之間實現一種特別可靠的導電性接觸區。此接觸區另外具有一種儘可能小的電阻。此外,本發明亦提供此種光電半導體本體之製造方法。
本發明提供一種具有磊晶半導體層序列之光電半導體本體,其以氮化物-化合物半導體為主。半導體層序列具有一種磊晶緩衝層、一活性區和一配置在緩衝層和該活性區之間的磊晶接觸層。在一實施形式中,特別是該緩衝層和接觸層是以氮化物-化合物半導體為主。
以氮化物-化合物半導體為主在意義上是指,半導體層序列之至少一層或較佳是多個層具有氮化物-化合物半導體之一種材料或多種材料。氮化物-化合物半導體是含有氮之化合物半導體-材料,其例如由系統Inx
Aly
Ga1-x-y
N,其中0≦x≦1,0≦y≦1且x+y≦1所構成。因此,此材料未必含有上述形式之以數學所表示之準確的組成。反之,此材料可具有一種或多種摻雜物質以及其它成份,這些成份基本上不會改變此材料之物理特性。然而,為了簡單之故,上述形式只含有晶格(Al,Ga,In,N)之主要成份,這些主要成份之一部分亦可由少量的其它物質來取代。
在一實施形式中,緩衝層具有GaN。此外,該接觸層具有GaN。這表示:這些層中分別含有Ga和N以作為材料的主要成份。然而,這些層的材料未必是二元的半導體材料而是亦可為三元-或四元之半導體材料。一種具有GaN之材料在本發明中特別是亦可為AlGaN,InGaN或AlInGaN。在一有利的實施形式中,該緩衝層以及該接觸層都包括一種具有GaN之二元之半導體材料。
上述之光電半導體本體在半導體層序列中具有一凹口,
其由半導體層序列之一側經由緩衝層而延伸。在半導體本體之一實施形式中,該凹口終止於接觸層的一區域中。
該凹口中配置一種電性接觸材料,其在凹口中鄰接於該接觸層。這樣即不會在該接觸材料和該磊晶半導體層序列之位於外部的層之間形成電性接觸區,而是特別可在電性接觸材料和由該緩衝層所覆蓋的接觸層之間形成一種接觸區,或在該接觸材料和該磊晶半導體層序列之位於外部的層之間形成電性接觸區,該接觸層的一部分經由該凹口而露出。於是,該緩衝層例如就結晶品質而言可最佳化,且該接觸層的可接觸性可藉由電性接觸材料而最佳化。
電性接觸材料不是磊晶之半導體層序列之半導體材料。在一實施形式中,電性接觸材料具有導電的金屬材料。在另一形式中,該接觸材料含有至少一種金屬及/或至少一透明的導電氧化物(TCO,transparent conductive oxide)。
設有另一種實施形式的半導體本體,使該緩衝層所具有的n-摻雜物質濃度小於該接觸層者。該緩衝層特別是未摻雜或只有一部分受到n-摻雜。在另一佈置中,緩衝層內部最大的n-摻雜物質濃度小於3×1018
cm-3
或小於1×1018
cm-3
。緩衝層內部最大的n-摻雜物質濃度亦可有利地小於7×1017
cm-3
或小於5×1017
cm-3
。
接觸層中的n-摻雜物質濃度在一實施形式中至少是3×1018
cm-3
,5×1018
cm-3
,7×1018
cm-3
或1×1019
cm-3
。通常,接觸層中一種儘可能高的n-摻雜物質濃度是有利的。
在另一實施形式中,該緩衝層所具有的厚度大於或等於0.15μm,較佳是0.5μm。此厚度特別是亦可大於0.7μm或大於1μm。
在另一實施形式中,該緩衝層的外表面所具有的平均粗糙度大於該凹口之底面之平均粗糙度的2倍。該外表面之平均粗糙度可有利地大於該凹口之底面之平均粗糙度的5倍。
此外,該緩衝層的外表面具有一種平均粗糙度,其大於電性接觸材料之遠離半導體層序列之一面的平均粗糙度的2倍。該外表面的平均粗糙度可有利地大於電性接觸材料之遠離半導體層序列之此面的平均粗糙度的5倍。
在另一實施形式中,電性接觸材料導電性地與半導體本體之一接合墊相連接或形成一接合墊。
在另一實施形式中,該凹口向內延伸至接觸層中。
另一實施形式的設計方式是,半導體本體未設置磊晶基板。
在另一實施形式中,在半導體層序列之與該凹口相面對的一側上配置另一接觸材料。
本發明亦提供一種光電半導體本體之製造方法,其中製備一種以氮化物-化合物半導體為主之磊晶半導體層序列。此半導體層序列包括一磊晶緩衝層、一活性區和一磊晶接觸層。緩衝層通常未摻雜或至少一部分是n-摻雜者。活性區適合用來發出或接收一種電磁輻射。該接觸層配置在該
緩衝層和活性區之間。在下一步驟中,經由緩衝層來形成凹口且凹口至少延伸至該接觸層。電性接觸材料配置在該凹口中,使電性接觸材料與該接觸層相鄰接。
在本方法之一有利的實施形式中,接觸層中的n-摻雜物質濃度大於緩衝層中者。
在另一實施形式中,該凹口須形成至一種深度,使該凹口向內延伸至該接觸層中。
在另一實施形式中,該緩衝層之外表面須粗糙化。可有利地在將該接觸層配置在凹口中之後使緩衝層之外表面粗糙化。
本發明之光電半導體本體之其它有利的實施形式描述在各圖所示的以下之實施例中。
各圖式和實施例中相同-或作用相同的各組件分別設有相同的參考符號。所示的各元件和各元件之間的比例未必依比例繪出。反之,為了清楚之故各圖式的一些細節已予以放大地顯示出。
第1圖所示的光電半導體本體1之俯視圖中,可看到一磊晶半導體層序列之緩衝層21和一接觸材料4。本實施例中,該緩衝層21是半導體層堆疊之外層,即其遠離半導體層堆疊之主面在半導體層堆疊的二個主側之一上形成半導體層堆疊的邊界。層的主面可以分別理解為二個互相面對的面,這些面垂直於層的主延伸平面形成層的邊界。於是,
半導體層堆疊之主側是藉由半導體層堆疊之層的主面來形成邊界的二個側。
然而,緩衝層未必是外層。反之,緩衝層例如可至少一部分由半導體層堆疊之另一磊晶半導體層所覆蓋,該另一磊晶半導體層例如形成該半導體層堆疊之主面上的外表面之主要部分。
電性接觸材料4形成框架的形式。第1圖中該框架是封閉的,但亦可斷開。同樣,基本上亦可將電性接觸材料4以其它的任意形式而施加在半導體層堆疊上。
電性接觸材料4之一部分形成一種接合墊41或導電性地與該接合墊41相連接。該接合墊41具有一種外表面,其適合以機械方式且可導電地以形成該接合墊之外表面的材料來將一種結合線固定在該接合墊上。
電性接觸軌42由該接合墊41伸出,這樣可使該光電半導體本體在操作時電流可儘可能均勻地分佈在整個半導體層序列上而注入至半導體層序列中。各接觸軌42例如沿著半導體層序列的側面邊緣而延伸。然而,至少一接觸軌亦可經由半導體層序列之中央而延伸。
第2至9圖中分別顯示不同實施例中光電半導體本體或磊晶半導體層序列之切面圖,其中各切面圖大致上是對應於沿著第1圖之虛線AB的切面上的俯視圖。
第2圖所示的實施例中,電性接觸材料4配置在至少一凹口3中。此凹口3由半導體層序列2之外部主面開始經
由該緩衝層21而延伸且至少延伸至該接觸層22。在本例子中,該緩衝層直接與該接觸層22相鄰接。然而,基本上亦可在該緩衝層和接觸層之間配置至少另一個半導體層。
凹口3例如延伸至接觸層22的內部。就該接觸層22之總厚度而言,該凹口例如可在接觸層22中由厚度之20%(含)向內延伸至厚度之80%(含)。例如,該凹口3大約終止於該接觸層22之厚度的一半之處。該厚度是垂直於接觸層之主延伸面而測得。
凹口3中配置著電性接觸材料4,其在凹口內部中是與該接觸層22相鄰接。接觸材料4特別是與凹口3之底面221相鄰接,該底面221的至少一部分是由接觸層22的材料來形成。在底面221和電性接觸材料4之間的界面上,在該接觸材料4和接觸層22之間形成一種導電性良好的接觸區。此種電性接觸區近似地具有一種歐姆接觸區之特性,此行的專家因此通常將其簡稱為歐姆接觸區。
電性接觸材料4的一部分由該凹口3突出,即,電性接觸材料4之一部分由磊晶半導體層堆疊2突出。於是,可容易地由外部來與該電性接觸材料4達成電性接觸,特別是可與該接合墊41之區域中的電性接觸材料達成電性接觸。
凹口3具有一種深度,其至少須像該緩衝層21之厚度5一樣大。凹口3之深度較佳是大於該緩衝層21之厚度5。該緩衝層21之厚度5例如可大於0.15μm,其例如亦可小於5μm。適當的厚度5例如是0.5μm、1μm、1.5μm或2
μm。
半導體本體特別是一種以氮化物-化合物半導體為主之發出輻射-及/或偵測輻射的半導體晶片。特別是指以下的半導體晶片:此種半導體晶片中磊晶製成的半導體層序列包含至少一單一層,其具有由氮化物-化合物半導體材料構成的材料。
活性區具有一種pn-接面、一種雙異質結構、單一量子井結構(SQW)或多重式量子井結構(MQW)以用來產生輻射。此名稱「量子井結構」此處未指出量子化的維度。因此,量子井結構可另外包含量子槽,量子線和量子點以及這些結構的每一種組合。例如,MQW-結構已描述在WO 01/39282、US 5,831,277、US 6,172,382 B1和US 5,684,309中,其已揭示的內容藉由參考而收納於此處。
例如,緩衝層21和接觸層22分別是一種GaN-層
緩衝層21之外表面211已粗糙化,其具有不平坦性且適合用來使該外表面211上的全反射減小,以及使輻射經由該外表面211而由半導體層堆疊2發出。該外表面211特別是已微結構化。具有微結構化的發射面之半導體晶片以及以氮化物-化合物半導體材料為主之發出輻射的半導體層序列之輻射發射面之微結構化的方法例如已揭示在WO 2005/106972中,其已揭示的內容收納在本發明中。
凹口3之底面221不同於緩衝層21之外表面211而須儘可能平坦,其粗糙度小於該外表面211之粗糙度之5倍。已
確定的是,一種儘可能平滑的底面221對於在該接觸材料4和接觸層22之間形成一導電性的接觸區而言是有利的。
該接觸材料4例如具有一種金屬或多種金屬或由一種或多種金屬所構成。此外,電性接觸材料4亦可具有一種透明的導電氧化物,即,所謂TCO,例如,銦錫氧化物(ITO)。
在一實施例中,該接觸材料4具有一種鈦層,其鄰接於底面221;一配置在鈦層上的鉑層;以及一施加在鉑層上的金層。鈦層例如具有一種介於50nm(含)和200nm(含)之間的厚度,例如,100nm。鉑層例如具有一種介於50nm(含)和300nm(含)之間的厚度,例如,100nm。金層具有一種介於0.5μm(含)和4μm(含)之間的厚度。各層,特別是金層,亦可更厚。各層亦可分別由給定的材料所構成。
緩衝層21例如是一種通常未摻雜的GaN-層。”通常未摻雜”是指,該緩衝層21所具有的n-摻雜物質濃度較磊晶半導體層堆疊2之一般的n-導電性摻雜的半導體層小很多。例如,整個緩衝層中的摻雜物質濃度小於1×1018
cm-3
,較佳是小於7×1017
cm-3
,特別佳時是小於5×1017
cm-3
。摻雜物質濃度例如最大可為大約是3×1017
cm-3
。
另一方式是,緩衝層21亦可至少一部分為n-摻雜。然而,緩衝層21中的摻雜物質濃度小於接觸層22中的摻雜物質濃度。例如,緩衝層21中的摻雜物質濃度小於3×1018
cm-3
。在與緩衝層比較時,該接觸層22具有較大的摻雜物質濃度。此接觸層例如是n-摻雜,其摻雜物質濃度例如大於8×
1018
cm-3
。例如,該接觸層中的n-摻雜物質濃度大約是1×1019
cm-3
或更大。亦可只有使該接觸層22的一部分具有高的摻雜物質濃度,且該接觸層22之其餘部分中的摻雜物質濃度較小。
已確定的是,當緩衝層21中的摻雜物質濃度儘可能小且接觸層22中的摻雜物質濃度相較之下儘可能大時,則磊晶半導體層序列2之結晶品質和電性上的可接觸性都可有利地實現。一種厚度儘可能小且摻雜度亦儘可能小之緩衝層21對該半導體層序列之結晶品質有良好的作用。
第2圖所示的半導體本體1例如未具有一種磊晶基板。半導體層序列2例如開始時以緩衝層21生長在磊晶基板上。然後,去除該磊晶基板。因此,該磊晶基板之每一材料都完全去除。然而,亦可將該磊晶基板之材料的一部分保留成半導體本體的一部分而未去除。
通常,光電半導體本體特別是指一種薄膜-發光二極體晶片。
薄膜-發光二極體晶片之特徵是以下特性中之至少一種:
-在輻射產生用的磊晶層序列之面向載體元件之第一主面上施加或形成一種反射層,其使磊晶半導體層序列中所產生的電磁輻射之至少一部分反射回到磊晶半導體層序列中。
-此薄膜-半導體晶片含有一載體元件,其不是一種生長基板(其上磊晶生長著半導體層序列)而是一個別的載體元
件,其事後固定在一磊晶半導體層序列上。
-此磊晶半導體層序列之生長基板由該磊晶半導體層序列中去除或被薄化,使此生長基板與磊晶半導體層序列仍具有承載作用。
-此磊晶半導體層序列較佳是具有一種20μm或更小的厚度,特別好的情況是10μm。
該載體元件較佳是形成為可使半導體晶片所發出的輻射透過。
此外,此磊晶半導體層序列較佳是含有至少一半導體層,其至少一面包括一混合結構,此混合結構在理想情況下可使磊晶半導體層序列中的光達成一種近似遍壢(ergodic)之分佈,即,該光具有一種儘可能遍壢之隨機雜散特性。
薄膜-半導體晶片之基本原理例如已描述在文件I.Schnitzer et al.,Appl.Phys.Lett.63(16),18.October 1993,page 2174-2176中,其已揭示的內容藉由參考而併入此處。例如,薄膜-半導體晶片已描述在文件EP 0905797 A2和WO 02/13281 A1中,其已揭示的內容藉由參考而收納於此處。
然而,半導體本體未必是發光二極體晶片,而是亦可以為一種輻射偵測用的晶片,例如,光學感測器用的晶片。
第2圖所示的半導體本體中,在半導體層序列2之與凹口3相面對的一側上例如配置另一電性接觸材料6,其形成半導體本體1之接觸電極。凹口3中之此接觸材料4形成一種n-電極或形成n-電極之一部分。相面對的電極之接觸
材料6施加在一種電性絕緣層7上。
電性絕緣層7例如具有一種像二氧化矽之類的介電材料或由此種材料所構成。此外,該層7包含至少一凹口,此凹口垂直地經由該層7而延伸。此凹口之區域中可對該半導體層序列2達成導電性的接觸。該電性絕緣層7較佳是具有多個凹口。由電性絕緣層7和電性接觸材料6所形成之此種組合可具有高的反射性。
半導體層序列2除了緩衝層21和接觸層22之外另具有一種活性區24和摻雜成p-導電的半導體層25。在p-導電之半導體層25和電性接觸材料6之間例如可選擇性地配置一種摻雜成n-導電之半導體層,但其未顯示在第2圖中。在此種情況下,在p-導電之半導體層25和n-導電之半導體層之間可形成一種穿隧(tunnel)接觸區。
此外,在該接觸層22和活性區24之間可配置一個或多個其它的半導體層。例如,在上述位置上可配置一種摻雜成n-導電之半導體層23,其與該接觸層22相鄰接且以一種大約3.5×1018
cm-3
之摻雜物質濃度而摻雜成具有n-導電性。例如,矽適合用作n-摻雜物質。
第3圖所示的半導體本體1中,與第2圖所示的實施例不同之處在於,凹口3中該電性接觸材料4之至少一部分配置著一種電性絕緣材料43。例如,該接合墊41之一部分或全部都設有絕緣材料43。一種介電質(例如,二氧化矽)適合用作絕緣材料。此絕緣材料施加在該凹口之底面221
上且特別是與底面相鄰接。藉由電性絕緣材料43,則可使半導體本體在操作時在該接合墊41下方不會形成一種太高的局部性電流密度,太高的局部性電流密度對該光電半導體本體之功能有不良的影響。
第4圖所示的實施例中,該凹口3具有一些深度不同的區域。例如,凹口3的一些部分(其中配置著電性接觸軌42)形成時的深度大於該凹口之另外一些部分(其中配置著該接合墊41)形成時的深度。基本上亦可將該接合墊41的一部分或全部配置在該凹口3的外部。即,該接合墊之至少一部分配置在該外表面211上。
在各接觸軌42的區域中,該接觸材料4完全配置在該凹口3之內部中,即,該接觸材料未由該凹口3突出。反之,在該接合墊41之區域中,該接觸材料4的至少一部分是由半導體層堆疊2突出,這就該半導體本體1之電性上可由外部來接觸而言是有利的。然而,基本上亦可將形成該接合墊41用的電性接觸材料4配置在該凹口3中的至少一些區域中或完全配置在該凹口3中且未由該凹口3突出或向內到達該凹口之邊緣。
第5至7圖中顯示本方法之一實施例。本方法中須製備一種半導體層序列2,其具有一緩衝層21、一接觸層22、一n-導電之摻雜層23、一活性區24和一p-導電之摻雜層25。此半導體層序列例如在n-導電之摻雜層23和活性區24之間仍可具有其它的層。
在二個主側上該半導體層序列具有一外表面211。此一外表面例如藉由緩衝層21之二個主面之一來形成。
可製成該磊晶半導體層序列2,此時各層須生長在一適當的磊晶基板上。此磊晶基板例如具有碳化矽或藍寶石。半導體層序列2例如以緩衝層21作為開始而生長在該磊晶基上。然後。磊晶基板例如由該半導體層序列中去除。
在該磊晶基板被去除之前,第2至4圖中分別形成圖式中所示的接觸結構,其具有電性絕緣層7和電性接觸材料6,但這在第5至7圖中未顯示。然而,此接觸層的形成基本上亦可在該磊晶基板被去除之後才進行。
然後,在半導體層序列2中形成至少一凹口3。凹口之形成例如是以微影方式而在使用一種能以光學來結構化的光罩層的情況下達成。此種光罩層未顯示在第6,7圖中,雖然此光罩層在適當的實施形式中在施加該電性接觸材料4時可存在,請參閱第7圖。不期望的電性接觸材料然後可有利地在剝離過程中與光學可結構化的光罩層一起被去除。以上的各步驟基本上已為此行的專家所知悉。
凹口之形成例如可使用一種反應式離子-蝕刻及/或例如濕式化學蝕刻來達成。就施加電性接觸材料4而言,可使用傳統的方法,例如,蒸鍍及/或濺鍍。
在本方法之實施例中,只有在該電性接觸材料配置在該凹口3中之後才進行一種使該外表面211粗糙化的步驟。於是,能以簡易的方式來確保:能儘可能平坦或平滑地形成
該凹口之底面221且此底面不受粗糙化步驟所影響。使該外表面211粗糙化之方法例如已揭示在WO 2005/106972中,其已揭示的整個內容藉由參考而收納於此處。由本方法所造成的半導體本體1顯示在第2圖中。
本方法的另一例子顯示在第8和9圖中,其不同處在於,使該外表面211粗糙化的步驟是在該凹口3形成之前進行。該凹口3例如藉由蝕刻而向內設定在一種粗糙的表面中,結果,該凹口3之底面221同樣是粗糙的。底面221之粗糙度可較該外表面211之粗糙度還小。例如,底面221之粗糙度可較該外表面211之粗糙度小5倍或2倍。當然,在一種粗糙的底面221中確實可在電性接觸材料4和接觸層22之間形成一種導電性良好的接觸區。雖然該凹口之儘可能平滑的底面已顯示是有利的,但該底面221亦可以粗糙的形式來形成。
上述光電半導體本體及其製造方法不會受到各實施例中之描述所限制。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-或不同實施例之個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。
1‧‧‧半導體本體
2‧‧‧磊晶半導體層序列
21‧‧‧緩衝層
211‧‧‧半導體層序列之外表面
22‧‧‧接觸層
221‧‧‧凹口之底面
23‧‧‧n-導電之摻雜半導體層
24‧‧‧活性區
25‧‧‧p-導電之摻雜半導體層
3‧‧‧凹口
4‧‧‧電性接觸材料
41‧‧‧接合墊
42‧‧‧接觸軌
43‧‧‧電性絕緣層
5‧‧‧緩衝層的厚度
6‧‧‧電性接觸材料
7‧‧‧電性絕緣層
第1圖 光電半導體本體之一實施例之俯視圖。
第2圖 是第1圖所示之光電半導體本體之切面圖。
第3圖 光電半導體本體之第二實施例之切面圖。
第4圖 光電半導體本體之第三實施例之切面圖。
第5至7圖 第一實施例中本方法的不同階段中磊晶半導體層序列之切面圖。
第8,9圖 第二實施例中本方法的不同階段中磊晶半導體層堆疊之切面圖。
1‧‧‧半導體本體
2‧‧‧磊晶半導體層序列
21‧‧‧緩衝層
211‧‧‧半導體層序列之外表面
22‧‧‧接觸層
221‧‧‧凹口之底面
23‧‧‧n-導電之摻雜半導體層
24‧‧‧活性區
25‧‧‧p-導電之摻雜半導體層
3‧‧‧凹口
4‧‧‧電性接觸材料
41‧‧‧接合墊
42‧‧‧接觸軌
5‧‧‧緩衝層的厚度
6‧‧‧電性接觸材料
7‧‧‧電性絕緣層
Claims (12)
- 一種光電半導體本體,其具有以氮化物-化合物半導體為主之磊晶半導體層序列,在該磊晶半導體層序列中包含磊晶緩衝層、活性區、和磊晶接觸層,其中,緩衝層在名義上(nominally)未摻雜或至少一部分摻雜成n-導電性,緩衝層是半導體本體的外層且具有遠離半導體本體的主面,半導體本體具有二個主側,及緩衝層在半導體本體的二個主側之一上形成半導體本體的邊界,活性區適合用來發出或接收電磁輻射,該接觸層配置在緩衝層和活性區之間且摻雜成n-導電性,該接觸層中的n-摻雜物質濃度大於該緩衝層中的n-摻雜物質濃度,以及在半導體層序列中包含凹口,該凹口經由該緩衝層延伸,且電性接觸材料配置在凹口中且與該接觸層相鄰接,其中在該凹口中,該電性接觸材料之一部分的下方係以電性絕緣材料墊著且該電性絕緣材料配置在該電性接觸材料和該接觸層之間;及/或其中該電性接觸材料形成接合墊和電性接觸軌,該凹口具有深度不同的多個區域,以及該凹口之配置有接觸軌的部分比該凹口之配置有接合墊的部分還深;及/或 其中該電性接觸材料形成該接合墊及該電性接觸軌二者係與該接觸層相鄰接。
- 如申請專利範圍第1項之光電半導體本體,其中該緩衝層的厚度大於或等於0.15μm。
- 如申請專利範圍第1項之光電半導體本體,其中該緩衝層的厚度大於或等於0.5μm。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中該緩衝層的外表面具有大於該凹口之底面之平均粗糙度2倍的平均粗糙度。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中該緩衝層的外表面的平均粗糙度是該凹口之底面之平均粗糙度的至少5倍。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中該電性接觸材料與半導體本體之接合墊導電地相連接或電性接觸材料形成接合墊。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中該接觸層之摻雜物質濃度大於或等於3×1018 cm-3 。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中該接觸層之摻雜物質濃度大於或等於7×1018 cm-3 。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中該凹口延伸到該接觸層內。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中該半導體本體不含有磊晶基板。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中在半導體層序列之與該凹口相面對的側上配置有另一電性接觸材料。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之光電半導體本體,其中該緩衝層的外表面的平均粗糙度是該電性接觸材料之遠離該半導體層序列之面之平均粗糙度的至少5倍。
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DE102010032497A1 (de) * | 2010-07-28 | 2012-02-02 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierender Halbleiterchip und Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips |
US8829487B2 (en) * | 2011-03-21 | 2014-09-09 | Walsin Lihwa Corporation | Light emitting diode and method for manufacturing the same |
US8664679B2 (en) * | 2011-09-29 | 2014-03-04 | Toshiba Techno Center Inc. | Light emitting devices having light coupling layers with recessed electrodes |
DE102018111324A1 (de) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronischer Halbleiterchip |
DE102020126442A1 (de) * | 2020-10-08 | 2022-04-14 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Optoelektronische vorrichtung mit einer kontaktschicht und einer darüber angeordneten aufrauschicht sowie herstellungsverfahren |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200414563A (en) * | 2003-01-30 | 2004-08-01 | South Epitaxy Corp | Light emitting diode and a method of manufacturing the same |
TW200518364A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-01 | Itswell Co Ltd | Semiconductor light emitting diode and method for manufacturing the same |
Family Cites Families (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US104081A (en) * | 1870-06-07 | Improvement in scaffold-bracket | ||
US5684309A (en) | 1996-07-11 | 1997-11-04 | North Carolina State University | Stacked quantum well aluminum indium gallium nitride light emitting diodes |
CN1297016C (zh) | 1997-01-09 | 2007-01-24 | 日亚化学工业株式会社 | 氮化物半导体元器件 |
JP3374737B2 (ja) * | 1997-01-09 | 2003-02-10 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
US5831277A (en) | 1997-03-19 | 1998-11-03 | Northwestern University | III-nitride superlattice structures |
JPH10294491A (ja) * | 1997-04-22 | 1998-11-04 | Toshiba Corp | 半導体発光素子およびその製造方法ならびに発光装置 |
JP4119501B2 (ja) * | 1997-07-10 | 2008-07-16 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
EP0905797B1 (de) | 1997-09-29 | 2010-02-10 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | Halbleiterlichtquelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
JP4040192B2 (ja) * | 1998-11-26 | 2008-01-30 | ソニー株式会社 | 半導体発光素子の製造方法 |
JP3804335B2 (ja) * | 1998-11-26 | 2006-08-02 | ソニー株式会社 | 半導体レーザ |
DE19955747A1 (de) | 1999-11-19 | 2001-05-23 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optische Halbleitervorrichtung mit Mehrfach-Quantentopf-Struktur |
EP1277241B1 (de) | 2000-04-26 | 2017-12-13 | OSRAM Opto Semiconductors GmbH | Lumineszenzdiodenchip auf der basis von gan |
US20020017652A1 (en) | 2000-08-08 | 2002-02-14 | Stefan Illek | Semiconductor chip for optoelectronics |
US6429460B1 (en) * | 2000-09-28 | 2002-08-06 | United Epitaxy Company, Ltd. | Highly luminous light emitting device |
US6611002B2 (en) * | 2001-02-23 | 2003-08-26 | Nitronex Corporation | Gallium nitride material devices and methods including backside vias |
US6649942B2 (en) * | 2001-05-23 | 2003-11-18 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Nitride-based semiconductor light-emitting device |
JP2004343139A (ja) * | 2001-11-19 | 2004-12-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 化合物半導体発光素子 |
JP4148494B2 (ja) * | 2001-12-04 | 2008-09-10 | シャープ株式会社 | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
JP2007116192A (ja) * | 2002-03-26 | 2007-05-10 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体装置 |
TW200509408A (en) * | 2003-08-20 | 2005-03-01 | Epistar Corp | Nitride light-emitting device with high light-emitting efficiency |
JP2005085932A (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Toyoda Gosei Co Ltd | 発光ダイオード及びその製造方法 |
TWI234295B (en) * | 2003-10-08 | 2005-06-11 | Epistar Corp | High-efficiency nitride-based light-emitting device |
JP2005197573A (ja) * | 2004-01-09 | 2005-07-21 | Sharp Corp | Iii族窒化物半導体発光素子 |
JP4368225B2 (ja) * | 2004-03-10 | 2009-11-18 | 三洋電機株式会社 | 窒化物系半導体発光素子の製造方法 |
TWI244222B (en) * | 2004-03-11 | 2005-11-21 | Epistar Corp | A ternary nitride buffer layer containing nitride light-emitting device and manufacturing method of the same |
US7897423B2 (en) | 2004-04-29 | 2011-03-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for production of a radiation-emitting semiconductor chip |
US7534633B2 (en) * | 2004-07-02 | 2009-05-19 | Cree, Inc. | LED with substrate modifications for enhanced light extraction and method of making same |
JP2006066903A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-03-09 | Showa Denko Kk | 半導体発光素子用正極 |
JP2006135311A (ja) * | 2004-10-08 | 2006-05-25 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 窒化物半導体を用いた発光ダイオード |
JP3949157B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2007-07-25 | 三菱電線工業株式会社 | 半導体素子およびその製造方法 |
JP4297084B2 (ja) * | 2005-06-13 | 2009-07-15 | 住友電気工業株式会社 | 発光装置の製造方法および発光装置 |
JP2007096090A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
JP2007150259A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-06-14 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子およびその製造方法 |
JP4895587B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2012-03-14 | ローム株式会社 | 窒化物半導体発光素子 |
JP2007157853A (ja) * | 2005-12-01 | 2007-06-21 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
TWI288491B (en) * | 2006-03-02 | 2007-10-11 | Nat Univ Chung Hsing | High extraction efficiency of solid-state light emitting device |
CN100438108C (zh) * | 2006-06-15 | 2008-11-26 | 厦门大学 | 树叶脉络形大功率氮化镓基发光二极管芯片的p、n电极 |
US20080042149A1 (en) * | 2006-08-21 | 2008-02-21 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Vertical nitride semiconductor light emitting diode and method of manufacturing the same |
-
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- 2008-11-26 JP JP2010535212A patent/JP2011505073A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200414563A (en) * | 2003-01-30 | 2004-08-01 | South Epitaxy Corp | Light emitting diode and a method of manufacturing the same |
TW200518364A (en) * | 2003-11-18 | 2005-06-01 | Itswell Co Ltd | Semiconductor light emitting diode and method for manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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TW200933936A (en) | 2009-08-01 |
CN101878546A (zh) | 2010-11-03 |
WO2009068006A3 (de) | 2009-09-11 |
US20110204322A1 (en) | 2011-08-25 |
WO2009068006A2 (de) | 2009-06-04 |
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