TWI557944B - 光電半導體晶片 - Google Patents

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Description

光電半導體晶片
本發明涉及一種光電半導體晶片。
文件WO 2012/171817描述一種光電半導體晶片。
本發明的目的是提供一種光電半導體晶片，其具有較佳的效率及較佳的小電流特性。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含半導體本體。半導體本體例如以III-V-半導體材料(例如，氮化物-化合物半導體材料)來形成。半導體本體包含n-導電區、p-導電區和介於其間的活性區，此活性區用於產生電磁輻射。n-導電區和p-導電區例如藉由半導體本體之半導體材料之適當的摻雜而產生。
半導體本體之活性區中產生的電磁輻射例如是紫外線輻射、紅外線輻射及/或可見光。此電磁輻射例如藉由活性區之注入電流而產生。此電磁輻射至少一部份經由半導體本體之外表面而離開半導體本體。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含一第一鏡面層，其用於反射該活性區中產生的電磁輻射。第一鏡面層例如配置在半導體本體之第一主面上。活性區中在操作時所產生的電磁輻射的大部份都經由與第一主面相面對的第二主面而離開光電半導體晶片。於是，半導體本體之活性區中所產生的電磁輻射的一部份入射至第一鏡面層且由第一鏡面層而反射至半導體本體之外表面的方向中，特別是反射至第二主面的方向中，電磁輻射的一部份然後在第二主面發出。
鏡面層特別是以金屬形成。例如，鏡面層包含以下金屬之一或由其構成：銀、鋁。這些金屬對可見光而言具有良好至很好的反射性，但亦具有以下缺點：就像光電半導體晶片操作時的情況一樣，特別是當電磁場存在時，這些金屬傾向於發生擴散或電子遷移。此外，這些金屬特別是可在濕氣環境中氧化，這樣通常會隨著逐漸增加的操作期間而大大地使反射性下降且因此使半導體本體的效率下降。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含至少三個包封層。此光電半導體晶片可包含第一包封層、第二包封層以及第三包封層。此至少三個包封層分別以電性絕緣的方式形成且因此以電性絕緣材料形成。各個包封層分別包含一個層或多個層。不同的包封層可藉由不同的製造方法及/或不同的材料成份及/或不同地配置在光電半導體晶片中來互相區別。
各包封層特別是設置成阻止材料由第一鏡面層擴散至光電半導體晶片之其它區及/或防止或阻礙大氣的氣體及/或濕氣侵入至第一鏡面層及/或將光電半導體晶片之區域在電性上與光電半導體晶片之其它區域隔離。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第一鏡面層配置在p-導電區之下側。p-導電區之下側例如是半導體本體之遠離n-導電區之此側。鏡面層可與p-導電區直接相接觸。第一鏡面層特別是亦用於將光電半導體晶片操作時的電流注入至p-導電區中。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，活性區配置在p-導電區之遠離第一鏡面層之一側上，且n-導電區配置在活性區之遠離p-導電區之一側上。即，活性區配置在p-導電區和n-導電區之間，其中在p-導電區之遠離n-導電區之下側上配置第一鏡面層。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第一、第二和第三包封層在其表面上部份地覆蓋半導體本體。各包封層部份地沿著半導體本體之外表面延伸且至少一包封層可與該半導體本體直接相接觸。例如，第一包封層部份地與半導體本體直接相接觸。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第三包封層在其遠離p-導電區之此側上完全覆蓋第一鏡面層且部份地與第一鏡面層直接相接觸。於是，在第三包封層和第一鏡面層之間部份地配置著至少另一層(例如，一種金屬層)。然而，至少形成一區，此區中第三包 封層直接與第一鏡面層相接觸。第三包封層在該處例如可直接施加在該鏡面層上。第三包封層在其遠離p-導電區之此側上無空隙地覆蓋該鏡面層，其中該鏡面層例如在其面向p-導電區之下側上直接與該p-導電區相鄰且第一鏡面層之其餘空著的外表面是由第三包封層包封著。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第二包封層和第三包封層在第一鏡面層側向之一區域中有一部份直接互相接觸。第一鏡面層側向之一區域例如是指一種在橫向中與第一鏡面層相隔開而配置的一區域。橫向是指一種平行於第一鏡面層之主延伸面而延伸之方向。鏡面層側向中特別是與該區域(其中第三包封層和第一鏡面層直接互相接觸)相隔開處，第二包封層和第三包封層直接互相接觸。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第三包封層和第二包封層是原子層沈積(ALD,Atomic Layer Deposition)-層。即，至少此二個包封層，可能亦包括其它包封層(例如，第一包封層)，是一種藉由ALD-方法製成的層。藉由ALD-方法可產生很薄的層，其具有多晶結構或非定形結構。由於藉由ALD-方法製成的層係比例於層製造時的反應週期之數目而生長，則可準確地控制此種ALD-層之層厚度。藉由ALD-方法，可製造特別均勻的層，即，特別均勻的厚度及/或特別均勻的材料成份的層。此外，ALD-方法允許藉由單層-生長來製成很密且晶體結構缺陷很少之層。
因此，至少第二包封層和第三包封層係藉由ALD-方法(例如，快閃(Flash)-ALD、光感應之ALD或其它ALD-方法)而製成。於是，特別是亦可使用高溫-ALD-方法，其中包封層在100℃或更高的溫度中沈積。
一藉由ALD-方法製成的包封層藉由電子顯微鏡之檢查和半導體技術之其它分析方法可明確地與藉由其它方法，例如，傳統的化學氣相沈積(CVD)法，製成的層相區別。因此，在包封層是ALD-層時，所謂特徵是指一種具體的特徵，其可在已製成的光電半導體晶片上驗證。
包封層是ALD-層時，該包封層以電性絕緣材料來形成且例如具有一種介於0.05奈米和最多500奈米之間的厚度，特別是介於至少30奈米和最多50奈米之間，例如，具有40奈米的厚度。該包封層可包含多個上下配置著的次層。該包封層例如包含以下材料之一或由其構成：Ta2O5,Al2O3,AlN,SiO2。該包封層特別是亦可為ALD-層，其包含上述材料的組合。ALD-層因此較佳是不含二氧化矽及/或氮化矽。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含半導體本體，其具有n-導電區、用於產生電磁輻射的活性區、和p-導電區。此外，光電半導體晶片包含一第一鏡面層，其用於反射該電磁輻射。又，光電半導體晶片包含第一、第二、和第三包封層。其中各包封層分別以電性絕緣材料來形成。第一包封層配置在p-導電區的下側，活性區配置在p-導電區之遠離第一 鏡面層之一側上，且n-導電區配置在活性區之遠離該p-導電區之一側上。依據光電半導體晶片之此一實施形式，第一、第二、和第三包封層覆蓋半導體本體的外表面，且第三包封層完全覆蓋第一鏡面層之遠離p-導電區之此側，其中第三包封層部份地與第一鏡面層直接相接觸。第二包封層和第三包封層在第一鏡面層側向之至少一區域中部份地直接互相接觸且第二和第三包封層是ALD-層。
一種此處描述之光電半導體晶片另外以下述之思考為基準：光電半導體晶片，特別是發光二極體晶片，必須受到保護以可靠地相對於來自環境的濕氣之作用而確保其耐久性。特別是光電半導體晶片中的鏡面層係以在電場中傾向於發生遷移且易氧化的材料(例如，銀)來形成，則此種鏡面層例如可藉由金屬包封而受到保護使不受濕氣的侵入或其它大氣氣體的侵入。然而，所述的金屬包封通常具有輻射吸收性且因此會使光電半導體晶片之效率下降。
目前，第一鏡面層特別是由第三包封層(其為ALD-層)完全覆蓋著。這表示第一鏡面層特別有效地受到保護使不受濕氣和大氣氣體之侵入。第一鏡面層由於受到ALD-層來確保之特別良好的保護而可特別靠近半導體本體之外側面而延伸，這樣在製造光電半導體晶片時第一鏡面層大致上不會受損。由於第一鏡面層之反射面有可能因此而變大，則可提高光電半導體晶片之效率。效率之進一步提高可藉由“各包封層(其是ALD-層)形成 為特別薄且由可透過輻射的材料來形成”而達成。光電半導體晶片中電磁輻射之不期望的吸收現象因此會減少。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含第二鏡面層，其配置在第三包封層之遠離半導體本體之下側上，其中第二鏡面層在橫向中突出於半導體本體之外表面上。
第二鏡面層能以和第一鏡面層相同的材料來形成。第二鏡面層用於具反射性地構成光電半導體晶片之其它可吸收光的區域且因此進一步使光電半導體晶片之效率提高。第二鏡面層形成為可導電。以此方式，則第二鏡面層例如可導電地與半導體本體之n-導電區相連接且第二鏡面層除了光學特性以外亦可用於將電流注入至半導體本體之n-導電區中。
各包封層之至少一些包封層可至少間接地處於第一鏡面層和第二鏡面層之間。以此方式，則例如第三包封層及其它可能亦需要的包封層可在第一鏡面層和第二鏡面層之間形成電性絕緣。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第二鏡面層在橫向中突出於半導體本體之外表面上。各包封層之至少一些可在第二鏡面層之面向半導體本體之此側上延伸。第二鏡面層設置成使半導體本體在操作時所產生的電磁輻射發生反射。
第二鏡面層在橫向中突出於半導體本體上，該橫向係平行於半導體本體之主延伸面而延伸。第二鏡面層因此在側向中突出於半導體本體上。以此方式，第 二鏡面層亦可使半導體本體之側面所發出且隨後在第二鏡面層之方向中運行的電磁輻射發生反射。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第一包封層在半導體本體之外表面上由活性區沿著p-導電區延伸至第一鏡面層之側面。於此，第一包封層部份地與第一鏡面層直接相接觸。第一包封層特別是可與第一鏡面層之側面直接相接觸。第一包封層例如不是一種ALD-層。第一包封層例如可藉由CVD-方法製成且例如包含多個次層(sub-layer)，其以SiO2及/或SiN來形成。於此，SiN-次層較佳是形成為較SiO2-次層還薄。這些次層例如可在垂直方向(平行於層之生長方向)中重疊配置著。第一包封層例如可具有以SiO2形成的第一次層，其具有的厚度介於130奈米和170奈米之間，特別是150奈米。在該次層上可直接施加另一次層，其以SiN形成且具有的厚度介於10奈米和14奈米之間，特別是12奈米。第一包封層可包含一個或多個此種以SiO2和SiN形成的次層之序列。
藉由第一包封層，則由第一包封層所覆蓋的區域可受到保護使不受ALD-層(例如，第二包封層)形成時所使用之材料的影響。例如，由第一包封層所覆蓋的半導體本體藉由第一包封層而受到保護使不受像氧或臭氧之類的先質(precursor)所影響，所述先質係使用在產生隨後之包封層(其係ALD-層)時。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含第四包封層，其在其遠離半導體本體 之此側上完全覆蓋第三包封層且至少部份地與第三包封層直接相接觸。第四包封層例如同樣可以是一種非ALD-層之層。此種層不是以ALD-方法沈積而成而是例如以CVD-方法製成。第四包封層例如可與第一包封層相同地形成且相對於ALD-層製造時所使用的材料而言同樣對所覆蓋的區域形成一種保護功能。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含第五包封層，其是ALD-層，此第五包封層至少在n-導電區上完全覆蓋半導體本體之外表面且在半導體本體之側面部份地與第二包封層直接相接觸。半導體本體可在第五包封層不存在處之未被覆蓋的空著的區域上由第五包封層所覆蓋且在該處亦與第五包封層直接相接觸。第五包封層例如可與第二包封層相同地構成。第五包封層因此可具有與第二包封層相同的厚度和材料成份。
第五包封層在半導體本體之側向(即，例如在橫向中與半導體本體相隔開)係與第二包封層直接相接觸。第五包封層和第二包封層因此具有至少一共同的接觸點(以下亦稱為：三相點)，其上直接鄰接著ALD-層。於是，半導體本體幾乎完全由ALD-方法所製成的包封層包封著。這樣允許半導體本體可受到特別良好的保護使不受濕氣和大氣氣體的影響。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第二包封層在與第五包封層接觸之區域中具有蝕刻過程之痕跡。特別是第二包封層之面向第五包封層之表面可直接與第五包封層相接觸，此表面具有蝕刻過程之痕跡。
換言之，第二包封層在光電半導體晶片製造時承受一蝕刻過程。此蝕刻過程在第二包封層(其是ALD-層)上產生有特性的痕跡，其能以半導體電子技術之常用的檢查方法來驗證。此種痕跡例如可以是第二包封層在其面向第五包封層之此側上的粗糙性。於是，第五包封層在“第二包封層具有蝕刻過程之痕跡”的區域中可特別良好地黏合在第二包封層上。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第二包封層在與第五包封層接觸的區域中較在“第二包封層和第五包封層之間不存在接觸區”之區域中更薄。第二包封層的厚度例如可藉由蝕刻過程來減少。例如，第二包封層在與第五包封層接觸的區域中較在“第二包封層和第五包封層之間不存在接觸區”之區域中減少的厚度介於4奈米至8奈米之間，特別是介於5奈米至7奈米之間。然而，第二包封層不具有缺口而是第二包封層之厚度在與第五包封層接觸的區域中只會減少。第二包封層例如在一步驟中受到蝕刻，此蝕刻步驟之前第一包封層直接與第二包封層相接觸，此蝕刻步驟中第一包封層應被去除。第一包封層例如是一種包含二氧化矽之層。在二氧化矽和第二包封層(其是ALD-層)之間蝕刻時的選擇性係在1：80之間的範圍中。以此方式，第二包封層被蝕刻穿過的危險性不會發生。
該蝕刻例如以乾式化學方式來進行。由於蝕刻過程中就像一般情況一樣該蝕刻不是終止於例如以鉑來形成的金屬層，則再沈積時並無金屬施加在半導體本 體上且特別是並無金屬施加在pn-接面之區域(即，活性區)中。其它可能需要的淨化步驟因此可不需進行。由於蝕刻時小電流特性之由再沈積所造成的劣化所導致的可能發生之老化問題不可能再發生，則光電半導體晶片所顯示的特徵為簡化的製程及較佳的效率。因此，已顯示的事實為：光電半導體晶片之小電流特性由於在第二包封層上進行的蝕刻而大大地改良，使得在很小的1微安(1uA)電流強度時亦能以高的效率產生電磁輻射。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含一接觸孔，其經由p-導電區和活性區而延伸至半導體本體之n-導電區中。半導體本體除了至少一接觸孔以外完全由第三包封層和第五包封層包封著。即，半導體本體除了該接觸孔的區域以外完全由ALD-層包封著。
該至少一接觸孔可穿過至少一些包封層、第一鏡面層、半導體本體之p-導電區、及活性區。於此，光電半導體晶片特別是可能包含多個相同形式的接觸孔。
該接觸孔例如包含半導體本體中的一凹口，其中填充著n-接觸材料。此n-接觸材料例如是一種金屬。此n-接觸材料係與n-導電區直接相接觸且促成一種例如對光電半導體晶片之一連接位置之可導電的連接，可由光電半導體晶片之外部接觸該連接位置。
第一、第二、第三和第四包封層例如可直接鄰接於該n-接觸材料。例如，至少一些包封層在該接觸 孔內覆蓋半導體本體且以此方式將該n-接觸材料在電性上與第一鏡面層、半導體本體之p-導電區、及活性區相隔離。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，光電半導體晶片包含第二鏡面層，其配置在n-接觸材料之遠離n-導電區之此側上，其中第三包封層和第四包封層部份地配置在第一鏡面層和第二鏡面層之間。
第二鏡面層能以和第一鏡面層相同的材料來形成。第二鏡面層用於具反射性地構成光電半導體晶片之其它可吸收光的區域且因此進一步使光電半導體晶片之效率提高。第二鏡面層例如配置在n-接觸材料下方且在橫向中突出於接觸孔上。入射至接觸孔之區域中的電磁輻射可被第二鏡面層反射。第二鏡面層可導電地連接至n-接觸材料且特別是與n-接觸材料直接相接觸。以此方式，第二鏡面層可導電地與半導體本體之n-導電區相連接且除了光學特性以外亦可用於將電流注入至半導體本體之n-導電區中。
至少一些包封層可至少間接地處於第一鏡面層和第二鏡面層之間。以此方式，例如第三和第四包封層可在第一鏡面層和第二鏡面層之間形成電性絕緣。當第二鏡面層例如可導電地與半導體本體之n-導電區相連接時，則第一鏡面層將可導電地與半導體本體之p-導電區相連接。在此種情況下，第一鏡面層除了光學特性以外亦可用於與半導體本體之p-導電區形成電性連接。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第二鏡面層在橫向中突出於半導體本體之外表面上。至少一些包封層可在第二鏡面層之面向半導體本體之此側上延伸。第二鏡面層設置成可反射該半導體本體操作時所產生的電磁輻射。
第二鏡面層在橫向中突出於半導體本體，沿該橫向平行於半導體本體之主延伸面而延伸。第二鏡面層因此在側向中突出於半導體本體。以此方式，則第二鏡面層亦可使由半導體本體之側面所發出且隨後在第二鏡面層之方向中運行的電磁輻射發生反射。第二鏡面層之在橫向中突出於半導體本體之外表面的區域不必與第二鏡面層之配置在n-接觸材料之遠離n-導電區的下側的區域相連接。然而，第二鏡面層之上述二個區域例如可在同一步驟(例如，使用一種遮罩技術)中塗佈而成。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，第一鏡面層之側面和n-導電區之側面之間的距離在橫向中最多2.5微米，特別是最多1.5微米。於是，這些側面分別橫向於或垂直於上述橫向而延伸且成為第一鏡面層的外表面或n-導電區的外表面。
第一鏡面層和半導體本體之外表面之間此種小的距離是可能達成的，這是由於“第一鏡面層係由第三包封層(其是ALD-層)完全覆蓋著”。
第二包封層部份地直接與第三包封層相鄰且同樣是ALD-層。在與其它包封層(例如，第二包封層)相組合時，第二鏡面層因此可特別良好地針對外部影響而 被包封著且可特別靠近半導體本體之外表面(即，n-導電區之側面)而延伸。於是，可使效率(例如，光增益)提高大約1.5%。以此方式可防止例如由於包封用的p-導電式附加材料所造成的邊緣吸收。同時，特別是與晶片之小電流特性有關之可能發生的老化問題將減少。
依據光電半導體晶片之至少一實施形式，p-導電區和第一鏡面層在其側面上部份地被一個金屬包封層覆蓋著，其中至少一些包封層至少部份地在該金屬包封層和所述側面之間延伸。即，半導體本體之p-導電區部份地向該金屬包封層的內部伸入，該金屬包封層例如對光電半導體晶片之遠離該半導體本體之一載體而言係用作平面層。因此，該金屬包封層例如在半導體本體之面向該載體之此側上過多地形成一種拓樸狀(topography)且將此拓樸狀平面化。該金屬包封層例如是一種可使“材料由鏡面層擴散出”受到抑制的包封層。該金屬包封層因此可由鉑、金、鎢和鈦之類的金屬來形成或具有此類金屬。即，該金屬包封層包含上述金屬之至少一種或由上述金屬之組合來形成。
以下將依據各實施例及所屬的圖式來詳述此處所述的光電半導體晶片及其製造方法。
1‧‧‧生長基板
2‧‧‧半導體本體之n-導電區
3‧‧‧半導體本體之p-導電區
4‧‧‧活性區
10‧‧‧半導體本體
11‧‧‧第一包封層(雙層1)
12‧‧‧第二包封層(ALD-層)
13‧‧‧第三包封層(ALD-層)
14‧‧‧第四包封層(雙層2)
15‧‧‧第五包封層(ALD-層)
16‧‧‧第六包封層(SiO2)
TP‧‧‧包封層之間的接觸點
21‧‧‧第一鏡面層
22‧‧‧第二鏡面層
31‧‧‧p-連接層
40‧‧‧接觸孔
41‧‧‧n-接觸材料
42‧‧‧金屬包封層
43‧‧‧接觸區
50‧‧‧載體
51‧‧‧背面金屬層
60‧‧‧遮罩層
各圖式別說明如下。
第1A圖至第1Q圖顯示此處所述的光電半導體晶片之製造方法的各步驟。
第1Q圖顯示此處所述的光電半導體晶片之剖面圖。
各圖式中相同、相同形式或作用相同的各組件分別設有相同的參考符號。各圖式和圖式中所示的各元件之間的大小比例未必依比例繪出。反之，為了更清楚及/或易於理解，各圖式的各別元件已予放大地顯示出。
就像首先製備一種例如由藍寶石構成的生長基板1一樣，第1A圖顯示該生長基板1上特別是以磊晶方式沈積半導體本體10。半導體本體10包含n-導電區2、p-導電區3和介於其間的活性區4。該生長基板1例如製備成晶圓，其中虛線A、A’預設即將製成的光電半導體晶片之晶片網目(raster)。在製程期間沿著虛線B產生一接觸孔。虛線C、C’繼續設定一接觸區的位置，該接觸區中在製程期間例如形成一接合墊以與光電半導體晶片相接觸。
半導體本體10目前例如是以氮化物-化合物半導體材料為主。
下一步驟中，第1B圖中例如藉由半導體本體10之磊晶沈積而形成之層的蝕刻來進行p-導電區3、活性區4和n-導電區2之結構化以形成半導體本體10之外表面以及形成一接觸孔。於此，半導體本體10之n-導電區部份地裸露出。
以下的步驟1C中，對具有第一包封層11之半導體本體10之遠離該生長基板1之外表面進行整面塗層，第一包封層11是電性絕緣層，例如，其是一以CVD- 方法製成的層。第一包封層11可形成為包封層序列且例如包含多個以SiO2和SiN形成的次層。這些次層在垂直方向中垂直於橫向而上下配置著。該橫向平行於例如該生長基板1之主延伸方向之平面。
例如，以SiO2形成的次層具有一種介於130奈米和170奈米之間的厚度，特別是150奈米。以SiN形成的次層可具有一種介於10奈米和14奈米之間的厚度，特別是12奈米。以此方式，特別是可形成多個包封層，其形成為特別是不被ALD-層製造時所使用的材料透過。
第一包封層11完全覆蓋p-導電區3及活性區4之裸露的側面，使特別是半導體本體之p-/n-接面及該活性區4因此都受到第一包封層11之保護。
在下一步驟中，第1D圖顯示了在第一包封層11之遠離該生長基板1之上側上施加第二包封層12。第二包封層12是一種ALD-層。
第二包封層12是ALD-層，其藉由ALD-方法而產生，其中例如可使用臭氧作為先質來沈積第二包封層12的至少一部份。此處，亦可使用臭氧作為先質來沈積全部的第二包封層12。此外，第二包封層12可具有至少二個次層，其例如依序堆疊而配置著，其中至少一個次層藉由ALD-方法而產生，其中使用臭氧作為先質。
已顯示的事實為：使用臭氧作為先質而產生的ALD-層對濕氣具有特別高的密閉性。以臭氧作為先質而沈積形成的層或次層例如是Al2O3-層或SiO2-層或Ta2O5-層。
此外，第二包封層12亦可包含一個次層或由一個次層構成，該次層係使用一種不具臭氧的先質沈積而成。例如，在此種情況下可使用水或氧作為先質-材料。
又，第二包封層12具有另一次層，其例如使用一種含有臭氧的先質沈積而成，其中第二次層直接沈積在該次層上。第一次層例如可具有一種介於5奈米和10奈米之間的厚度。第二次層例如可具有一種介於25奈米和45奈米之間的厚度。
第二包封層12亦至少間接地覆蓋p-導電區3之外表面以及半導體本體之活性區4。第一包封層和第二包封層共同形成一種包封層序列，其在半導體本體10之外表面上由活性區4沿著p-導電區3而延伸。
下一步驟中，第1E圖中使用一種光技術和一種提取技術來打開該包封層序列且沈積第一鏡面層21，其例如以銀來形成。
下一步驟中，第1F圖中使用另一種光技術在第一鏡面層21上沈積一種p-連接層31，其延伸至光電半導體晶片之區域C、C’中，其中稍後將形成一接觸區43以接觸光電半導體晶片之p-導電區3。該p-連接層31因此不是完全覆蓋第一鏡面層21而是使第一鏡面層21之邊緣上的一些區域保持成不具備該p-連接層31。該p-連接層31例如可藉由一種鉑/金/鈦-層堆疊來形成，其中鉑層形成在該層堆疊之面向第一鏡面層21之此側上。
與第1G圖結合來說明下一步驟，其中在第二包封層12、第一鏡面層21和p-連接層31之裸露的外 表面上施加第三包封層13。第二包封層12和第三包封層13在第一鏡面層21側向的區域中以區域方式部份地直接互相接觸。在此種情況下，第三包封層13亦是ALD-層，其例如可構成為與第二包封層12相同。第三包封層13經由半導體本體10之遠離該生長基板1之整個上側而延伸。
與第1H圖結合來說明施加第四包封層14時所進行的步驟。第四包封層14例如不是ALD-層且可形成為與第一包封層11相同。第四包封層14完全覆蓋第三包封層13之遠離該生長基板1之上側且例如以保形(conform)方式過多地形成該上側。
在下一步驟中，第1I圖中藉由各包封層11、12、13、14之打開而在區域B中產生一接觸孔40。該接觸孔40中裸露n-導電區2。為了將各包封層去除，可使用一種光技術，其隨後在將n-接觸材料41施加至該接觸孔40中時亦被使用。
在該接觸孔40之區域(即，區域B)中，第二包封層12和第三包封層13(其分別都是ALD-層)直接互相鄰接著。特別是這些層不能藉由一種例如含有二氧化矽或由二氧化矽構成的層而互相分開，此外，這些層不能藉由一種不是ALD-層之層而互相分開。若第二包封層12和第三包封層13藉由此種層而互相分開，則去除各包封層所需的蝕刻過程明顯地較昂貴。即，由於此二個ALD-層，即，第二包封層12和第三包封層13，直接互相鄰接著，則能以特別簡單的方式產生該接觸孔40。
在下一步驟中，第1J圖中n-接觸材料41在區域B中施加至該接觸孔40中。該n-接觸材料41例如由金屬形成且可包含像鈦及/或金之類的材料。
在下一步驟中，第1K圖中施加第二鏡面層22，其例如可形成為與第一鏡面層21相同。第二鏡面層22配置在n-接觸材料41之遠離n-導電區2之下側上，此處各包封層部份地配置在第一鏡面層21和第二鏡面層22之間。例如，第三包封層13和第四包封層14直接配置第一鏡面層21和第二鏡面層22之間。第二鏡面層22可部份地直接與第四包封層14相鄰。第二包封層22之側向區域在橫向中突出於該接觸孔40且特別是突出於p-導電區3之半導體本體10之外表面。
在下一步驟中，第1L圖中首先施加金屬包封層42，其過多地形成一種遠離該生長基板1之拓樸狀且用作平面層。金屬包封層42例如包含鉑/金/鈦-層序列且作為來自第二鏡面層22之材料用的擴散位障。金屬包封層42可用作種子層(seed layer)以便隨後以電鍍方式施加載體50。在此種情況下，載體50例如由銅形成。此外，載體50亦可由矽或鍺或其它半導體材料來形成。在該載體50之遠離該生長基板1之此側上可配置背面金屬層51，其可使後來的光電半導體晶片達成可焊接性。
在下一步驟中，第1M圖中移除該生長基板1且使n-導電區2之原來面向該生長基板1的上側粗糙化。該生長基板1之移除例如可經由一種雷射提取方法來進行，該粗糙化例如藉由以KOH來進行的微影蝕刻而達成。
在下一步驟中，進行一種平台(mesa)-蝕刻。此種蝕刻停止於第一包封層11。然後，在n-導電區2上施加一種硬遮罩60，其例如由二氧化矽構成。
第1O圖中顯示：藉由該遮罩層60和第一包封層11之乾式化學蝕刻以剝除硬遮罩60。遮罩層60之厚度耦接至第一包封層11之厚度，使蝕刻停止於第二包封層12。例如，此種蝕刻停止可藉由對第二包封層12之例如Al2O3-層或Ta2O5-層上的終點偵測來達成。
第一包封層11在蝕刻過程中被剝除。於此，重要的是：該蝕刻過程不是停止於p-連接層31(例如，鉑層)而是停止於第二包封層12，其以電性絕緣材料形成。藉由所使用的乾式蝕刻步驟，則第二包封層2由於其較在二氧化矽上蝕刻時還小的選擇性而幾乎不會受到侵蝕且其厚度減少之值例如介於5奈米和7奈米之間。
由於蝕刻時沒有金屬受到侵蝕，則活性區4中例如在半導體本體上就不會發生已剝除的金屬之再沈積現象。於是，小電流特性獲得改善且潛在的老化問題因涉及小電流特性而減少。
在下一步驟中，第1P圖中施加第五包封層15，其是ALD-層且可形成為例如與第二包封層12相同。於此，在第二和第五包封層之間形成多個接觸點TP，其中該二個包封層直接互相接觸。第二包封層12在與第五包封層15直接相接觸的區域中具有一已蝕刻的表面且其厚度在該處已下降。
然後，在第五包封層15之遠離該載體50之此側上施加第六包封層16以作為半導體本體之連接鈍化層，其例如以二氧化矽來形成或由二氧化矽構成。
就像結合第1Q圖來說明那樣，p-連接層31裸露著且一接觸區43沈積在p-連接層31上，該接觸區43例如能以導線來接觸。
整體上結合第1Q圖來說明一種光電半導體晶片，具有：-半導體本體10，其包含n-導電區2、用於產生電磁輻射的活性區4、及p-導電區3，-第一鏡面層21，其用於反射該電磁輻射，-第一包封層11，其以電性絕緣材料來形成，-第二包封層12，其以電性絕緣材料來形成，-第三包封層13，其以電性絕緣材料來形成，其中-第一鏡面層21配置在p-導電區3之下側上，-活性區4配置在p-導電區3之遠離第一鏡面層21之一側上，-n-導電區2配置在活性區4之遠離p-導電區3之一側上，-第一、第二和第三包封層11、12、13在其外表面上部份地覆蓋半導體本體10，-第三包封層13在其遠離p-導電區3之此側上完全覆蓋第一鏡面層21且部份地與第一鏡面層21直接相接觸， -第二包封層12和第三包封層13在第一鏡面層21側向之區域中部份地直接互相接觸，以及-第二包封層12和第三包封層13是ALD-層。
本發明不限於依據實施例所作的描述。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中之特徵之每一種組合，當該特徵或該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。
本專利申請案主張德國專利申請案10 2013 107 531.2之優先權，其已揭示的內容在此一併作為參考。
11‧‧‧第一包封層(雙層1)
12‧‧‧第二包封層(ALD-層)
13‧‧‧第三包封層(ALD-層)
14‧‧‧第四包封層(雙層2)
15‧‧‧第五包封層(ALD-層)
16‧‧‧第六包封層(SiO2)
TP‧‧‧包封層之間的接觸點
21‧‧‧第一鏡面層
22‧‧‧第二鏡面層
31‧‧‧p-連接層
41‧‧‧n-接觸材料
42‧‧‧金屬包封層
43‧‧‧接觸區
50‧‧‧載體
51‧‧‧背面金屬層

Claims (14)

  1. 一種光電半導體晶片，具有：-半導體本體(10)，其包含n-導電區(2)、用於產生電磁輻射的活性區(4)、及p-導電區(3)，-第一鏡面層(21)，其用於反射該電磁輻射，-第一包封層(11)，其以電性絕緣材料來形成，-第二包封層(12)，其以電性絕緣材料來形成，-第三包封層(13)，其以電性絕緣材料來形成，其中-第一鏡面層(21)配置在p-導電區(3)之下側上，-活性區(4)配置在p-導電區(3)之遠離第一鏡面層(21)之一側上，-n-導電區(2)配置在活性區(4)之遠離p-導電區(3)之一側上，-第一、第二和第三包封層(11、12、13)在其外表面上部份地覆蓋半導體本體(10)，-第三包封層(13)在其遠離p-導電區(3)之此側上完全覆蓋第一鏡面層(21)且部份地與第一鏡面層(21)直接相接觸，-第二包封層(12)和第三包封層(13)在第一鏡面層(21)側向之區域中部份地直接互相接觸，以及-第二包封層(12)和第三包封層(13)是ALD-層。
  2. 如請求項1之光電半導體晶片，其中具有第二鏡面層(22)，其配置在第三包封層(13)之遠離半導體本體(10)之下側上，第二鏡面層(22)在橫向 中突出於半導體本體(10)之外表面。
  3. 如請求項1或2之光電半導體晶片，其中第一包封層(11)在半導體本體(10)之外表面上由活性區(4)沿著p-導電區(3)延伸至第一鏡面層(21)之一側面，此處第一包封層(11)直接與第一鏡面層(21)接觸。
  4. 如請求項1或2之光電半導體晶片，其中具有第四包封層(14)，其在其遠離半導體本體(10)之此側上完全覆蓋第三包封層(13)且至少部份地與第三包封層(13)直接相接觸。
  5. 如請求項1或2之光電半導體晶片，其中具有第五包封層(15)，其是ALD-層，其中第五包封層(15)至少在n-導電區(2)上完全覆蓋半導體本體(10)之外表面且在半導體本體(10)之側面部份地與第二包封層(12)直接相接觸。
  6. 如請求項5之光電半導體晶片，其中第二包封層(12)在與第五包封層(15)接觸之區域中具有蝕刻過程的痕跡。
  7. 如請求項5之光電半導體晶片，其中第二包封層(12)在與第五包封層(15)接觸之區域中較在”第二包封層(12)和第五包封層(15)之間不存在接觸區”之區域中更薄。
  8. 如請求項1或2之光電半導體晶片，其中具有至少一接觸孔(40)，其經由p-導電區(3)和活性區(4)而延伸至n-導電區(2)，其中-該接觸孔(40)包含一種n-接觸材料(41)，藉此可 與n-導電區(2)達成電性接觸，且-半導體本體(10)除了該至少一接觸孔(40)以外完全由第三包封層(13)和第五包封層(15)包封著。
  9. 如請求項8之光電半導體晶片，其中第一、第二、第三和第四包封層(11、12、13、14)部份地直接與n-接觸材料(41)相鄰。
  10. 如請求項1或2之光電半導體晶片，其中具有第二鏡面層(22)，其配置在n-接觸材料(41)之遠離該n-導電區(2)之下側上，此處第三包封層(13)和第四包封層(14)部份地配置在第一鏡面層(21)和第二鏡面層(22)之間。
  11. 如請求項10之光電半導體晶片，其中第二鏡面層(22)在橫向中突出於半導體本體(10)之外表面。
  12. 如請求項10之光電半導體晶片，其中第二鏡面層(22)至少部份地在一接觸區(43)下方延伸，第二鏡面層(22)至少藉由第三包封層(13)而與該接觸區(43)達成電性絕緣且該接觸區(43)設置成由該光電半導體晶片之外部來與該光電半導體晶片達成p-側的連接。
  13. 如請求項1或2之光電半導體晶片，其中第一鏡面層(21)之一側面和n-導電區(2)之一側面之間的距離之值最多為2.5微米。
  14. 如請求項1或2之光電半導體晶片，其中p-導電區(3)和第一鏡面層(21)在其側面上部份地由金屬包封層(42)所覆蓋著，其中一包封層序列(20)在金屬包封層(42)和所述側面之間延伸。
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