專利名稱：用于在半導體層內制造具有降低了的電導率的區域的方法以及光電子半導體器件的制作方法
用于在半導體層內制造具有降低了的電導率 的區域的方法以及光電子半導體器件
本專利申請要求德國專利申請102004026231.4-33的優先權，其 公開內容在此被引入作為參考。
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用于制造導 電的III-V半導體層的方法和根據權利要求16或者17的前序部分所
述的光電子半導體器件。
在光電子半導體器件、尤其是發光二極管或者半導體激光裝置的 情況下往往希望引導通過半導體本體的電流有針對性地流經半導體 層的各個部分區域，以便提高所述器件的效率。
例如在發射輻射的光電子器件的情況下，在電連接接觸(烊盤 (Bondpad))之下不注入電流，因為在活性區的位于所述連接接觸
吸收，并且因此不能從所述器件中被耦合輸出。
此外，往往還希望把所述光電子半導體器件的由電流流過的面積 限制在半導體芯片的部分區域上，以便在該部分區域中達到較高的 栽流子密度并且由此達到所述光電子器件的較短的開關時間。
用于影響流過半導體器件的電流路徑的公知方法是給電連接接
觸襯墊絕緣層、在半導體層的部分區域中注入質子或者對以外延方 式制造的AlAs層進行選擇性氧化，以便通過這種方式制造限流膜片。
然而，在具有高的橫向電導率的半導體材料的情況下，用絕緣層
襯墊連接接觸的效果局限于接近于表面的區域，因為半導體材料的 電導率本身由此不受影響。相反，利用質子注入或者AlAs層的選擇
而所述方法在技術丄是比較耗費的。
因此，本發明所基于的任務是，說明一種方法，利用所述方法可 以以比較少的耗費在導電的IH-V半導體層內產生具有降低了的電導 率的區域，并且說明一種具有這種III-V半導體層的有利的光電子器件。 該任務通過根據權利要求1所述的方法或者4艮據權利要求16或
者n所述的光電子半導體器件來解決。本發明的有利的擴展方案和 改進方案是從屬權利要求的主題。
才艮據本發明，在用于在導電的ni-v半導體層內制造至少一個具 有降低了的電導率的區域的方法中，在所述半導體層的所述區域中
敷設ZnO層并且接著退火。也即通過所述方法有利地在III-V半導 體層內產生一個區域，其中跟III-V半導體層的一個或者多個與具有 降低了的電導率的區域鄰接的區域相比，電導率被降低。例如所述
n-v半導體層具有電導率并且在所述導電的Hi-v半導體層內
產生具有跟CJ,相比降低了的電導率(72的區域，使得CJ,〈 (72是適用的。
優選地，在低于1501C的溫度、優選地在包含25t:在內和包含 120'C在內之間的溫度時，所述ZnO層被沉積在所述ni-v半導體材 料上。有利地借助于濺射來敷設所述ZnO層。接著的退火優選地在 約為3001C至500TC的溫度時進行。
為了限定應當降低半導體層的電導率的區域，例如可以借助于攝 影平版術或者剝離(Lift-Off)技術對所述ZnO層進行結構化。為了 改善所述ZnO層的電導率，可以優選地以高達3%的濃度用Al摻雜 所述ZnO層。
本發明基于這樣的認識可以通過ZnO層的敷設和接著的退火 工藝有針對性地影響III-V半導體層的電導率、尤其還影響橫向電導 率。尤其是表明了所述HI-V半導體層的電導率的降低大大取決于敷 設所述ZnO層時的溫度。在低于1501C的沉積溫度時，例如可能的 是使IH-V半導體層的電導率降低至少一個因數2、優選地至少一個 因數5、并且特別優選地甚至至少一個因數10。另一方面，通過在 高于150X:的溫度、例如在約為2501C的溫度時敷設所述ZnO層并且 接著退火，至少不太強地、優選地甚至只是在可忽略的程度上微小 地影響所述III-V半導體層的電導率。
所述ZnO層在退火以后可以被去除，或者也可以保留在所迷半 導體層上，并且例如在光電子器件內起電流擴展層的作用。
根據本發明的方法尤其適用于包含半導體材料之一n,+yGaxAly P (其中(Kx+y"、 (Kx<l、 (Ky")或者Al,_xGaxAs (其中0"
<i)的iii-v半導體層。所述ni-v半導體層優選地是p摻雜的。 在根據本發明的一個優選的方法中，所述IH-V半導體層包含在
光電子器件中、尤其是包含在發光二極管或者半導體激光裝置中。 在一個特別優選的實施形式中，所述光電子器件包含發射輻射的活 性區，并且借助于所述具有降低了的電導率的區域來減少流經所述 活性區的部分區域的電流。為此，所述具有降低了的電導率的區域 優選地被布置在所述光電子器件的電連接接觸與所述活性區之間。 根據本發明的方法的一個有利的變型方案在于，在所述半導體
層的第一區域上沉積第一ZnO層，并且在所述半導體層的第二區域 上沉積第二 ZnO層，其中相對于第一 ZnO層的沉積溫度如此地提 高所述第二 ZnO層的沉積溫度，使得在接著的退火時至少比第一區 域的電導率較少地降低所述半導體層的第二區域的電導率。優選地 在高于150t:的溫度時、例如在約為250TC的溫度時敷設所述第二 ZnO層。
此外，在本發明的范疇內設置一種光電子半導體器件，所述光 電子半導體器件包含IH-V半導體層，所述III-V半導體層包含至少
一個利用本發明方法所制造的具有降低了的電導率的區域。 根據本發明的光電子半導體器件的一個優選的實施形式具有
iii-V半導體層，所述iii-V半導體層在至少一個第一區域中用ZnO 層覆蓋，其中在由所述ZnO層覆蓋的第一區域中的半導體本體中的
電導率低于在所述半導體層的橫向鄰接的區域中的電導率。
有利地，所述III-V半導體層的第一區域的電導率跟在所述半 導體層的橫向鄰接的區域中的電導率相比低至少一個因數2、優選 地低至少一個因數5并且特別優選地低至少一個因數10。優選地， 所述III-V半導體層包含半導體材料之一 IHi+yGa,AlyP(其中0 < x+y <1、 0""、 0<y<l)或者Al,_xGaxAs (其中0 " < 1 )。
在所述半導體層的第二區域上可以沉積第二 ZnO層，其中所述
半導體層的第二區域的電導率大于所述第一區域的電導率。
尤其是所述第一 ZnO層和所述第二 ZnO層可以相互鄰接，并 且可以被布置在所述III-V半導體層和光電子器件的連接接觸之 間。因此，所述第一 ZnO層和所述第二 ZnO層以有利的方式共同 構成一個電流擴展層。
優選地，光電子半導體器件包含發射輻射的活性區，其中具有 降低了的電導率的所述區域被布置在所述光電子器件的電連接接觸 與所述活性區之間，以便減少所述活性區的位于連接接觸對面的區 域中的電流注入。由此減少在該區域中輻射的產生并且從而有利地 減少在連接接觸中的吸收。
下面結合圖l和困2借助于兩個實施例詳細地說明本發明。 圖la示出根據本發明的第一實施例的光電子器件的示意性俯 視圖，
圖lb示出沿圖la中所示的本發明實施例的直線AB的橫截面 示意圖，
圖2a示出根據本發明的第二實施例的光電子器件的示意性俯 視圖，
圖2b示出沿圖2a中所示的本發明實施例的直線CD的橫截面 示意圖，并且
圖2c示出沿圖2a中所示的本發明實施例的直線EF的橫截面示意圖。
在圖中，相同的或者相同作用的元件具有相同的附圖標記。 在圖la和lb中示出的本發明所述的光電子器件的第一實施例 在襯底2上包含至少一個p摻雜的III-V半導體層3和至一個n摻雜 的半導體層5，在其之間構成發射輻射的活性區4。在本發明的范疇 內，在圖lb中僅示意性示出的半導體層序列3、 4、 5可以具有對發 光二極管或者半導體激光裝置通常的任意實施方式。尤其是量子層 也可以被設置為發射輻射的活性區4。
在III-V半導體層3的部分區域8上敷設第一 ZnO層1,所述 第一 ZnO層是借助于濺射在M1C和UO"C之間的溫度時被沉積的。 通過在300n和500t:之間的溫度時在沉積第一 ZnO層1之后所進 行的退火工藝在III-V半導體層3內產生了具有降低了的電導率的 區域8。
在橫向方向上，第二ZnO層6鄰接所述第一ZnO層1，所述第 二 ZnO層與所述第一ZnO層相比是在高于1S0X:的較高溫度、例如 在約為250X:的溫度時被敷設的。
敷設第一 ZnO層1和第二 ZnO層6例如可以這樣地進行首
先將第二 ZnO層6敷i殳在III-V半導體層3的整個平面上，并且接 著用掩模層覆蓋，所述掩模層在為所述第一ZnO層所設置的部分區
域中包含開口。在該部分區域中，例如用一種蝕刻方法去除第二 ZnO層6,并且接著在低于150"C的沉積溫度時敷設第一 ZnO層1。 接著敷設第一連接接觸7。可以把第一ZnO層l和連接接觸7的在 那里所沉積的材料與所述掩模層 一起從第二 ZnO層6的用掩模層覆 蓋的區域剝離(剝離技術)。接著在3001C和5001C之間的溫度時進 行退火，以便在第一 ZnO層1的下方產生具有降低了的電導率的區 域8。
通過具有降低了的電導率的區域8，從第一ZnO層l上的第一 電連接接觸7流向例如被布置在背離所述活性區4的村底2背側上 的第二連接接觸9的電流有利地被引導到活性區4的不位于所述連 接接觸7對面的區域中。在半導體層3內從連接接觸7流向活性區4 的優選的電流路徑在圖lb中通過箭頭IO表示。電流路徑IO的這種 走向的優點是，在活性區4的位于連接接觸7對面的區域中只產生 從所述光電子器件發射的輻射的比較少的部分，由此減少在連接接 觸7中的吸收耗損。
在該實施例中，第一 ZnO層1和第二 ZnO層6相互鄰接并且 共同構成電流擴展層。有利地，ZnO層l、 6用高達百分之三的A1 摻雜。由于ZnO層l、 6的在退火的方法步驟中依然保持的良好的 橫向電導率，電流可以從連接接觸7通過第一 ZnO層1和笫二 ZnO 層6被注入1H-V半導體層3的具有未降低的或者僅僅微小降低了
的電導率的區域中。
在圖2a、 2b、 2c中所示的、根據本發明的光電子器件的第二實 施例與
圖1中所示的實施例的區別基本上在于，向半導體層3的電 流注入不是通過第二 ZnO層6、而是通過以結構化的形式被敷設在 半導體層3上的接觸層11實現的。接觸層ll優選地是適于在半導 體層3上構成歐姆接觸的金屬層，并且尤其可以包含Au、 Zn、或 者是這些材料的化合物。
如在圖2a中可以看出，所述接觸層11如此被結構化，使得所 述接觸層11在俯視圖中描繪正方形的外形。作為替代方案，接觸層 11還可以有其它的結構化。接觸層11通過連接條12與布置在中央
的連接接觸7連接。
在圖2b和圖2c中所示的橫截面中可以看出，如在第一實施例 中那樣，連接接觸7被布置在第一 ZnO層1上，所述第一ZnO層
V半導體層3上，并且被退火。因此，在該實施例的情況下，半導 體層3的電導率也在位于連接接觸7對面的區域8中被降低，使得 通過接觸層11的電流注入優選地在活性區4的不位于連接接觸7對 面的區域中進行。由此減少在連接接觸7中由光電子器件發射的輻 射的吸收，并且從而提高所述器件的效率。
本發明不受借助于實施例的說明的限制。更確切地說，本發明包 含每個新的特征和以及特征的每個組合，這特別是包含在權利要求 書中的特征的每個組合，即使在權利要求書或者實施例中未明確地
說明這些特性或者這些組合本身。
權利要求
1.用于在導電的III-V半導體層(3)內產生至少一個具有降低了的電導率的區域(8)的方法，其特征在于，在半導體層(3)的所述區域(8)上敷設ZnO層(1)，并且接著退火。
2. 如權利要求1所述的方法，其中所述ZnO層在低于1501C的溫 度、優選地在包含251C在內和包含1201C在內之間的溫度時被沉積在 所述IH-V半導體層(3)上。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其中借助于濺射進行所述ZnO 層(1 )的沉積。
4. 如上述權利要求之一所述的方法，其中在退火之前對所述ZnO 層進行結構化。
5. 如上述權利要求之一所述的方法，其中在約為300"C至50CTC 的溫度時進行退火。
6. 如上述權利要求之一所述的方法，其中優選地以低于或者等于 3%的濃度用Al摻雜所述ZnO層(1)。
7. 如上述權利要求之一所述的方法，其中所述III-V半導體層 (3)包含具有0<x+y<l、 0<x<l、 0 < y < 1的yGaxAly P或者具有0 < x < 1的Al,.xGaxAs。
8. 如上述權利要求之一所述的方法，其中所述ni-v半導體層 (3)是p摻雜的。
9. 如上述權利要求之一所述的方法，其中使IH-V半導體層的區 域(8)的電導率降低至少一個因數2、優選地至少一個因數5并且 特別優選地至少一個因數10。
10. 如上述權利要求之一所述的方法，其中所述III-V半導體層 (3)包含在光電子器件、尤其是發光二極管或者半導體激光裝置中。
11.如權利要求10所述的方法，其中所述光電子器件包含發射 輻射的活性區(4)，并且借助于具有降低了的電導率的區域(8) 減少流經活性區(4)的部分區域的電流(10)。
12.如權利要求11所述的方法，其中具有降低了電導率的區域 (8 )被布置在所述光電子器件的電連接接觸(7 )與所述活性區(4 ) 之間。
13. 如上述權利要求之一所述的方法，其中在退火后去除所述 ZnO層(1 )。
14. 如上述權利要求之一所述的方法，其中在所述半導體層(3) 的第一區域上沉積第一ZnO層(1),并且在所述半導體層(3)的 第二區域上沉積第二ZnO層(6)，其中如此地相對于第一ZnO層(1)的沉積溫度來提高所述笫二ZnO層(6)的沉積溫度，使得在 退火時至少比所述半導體層(3 )的第一區域的電導率較少地使所述 半導體層(3)的第二區域的電導率降低。
15. 如權利要求14所述的方法，其中所述第二 ZnO層(6)在高 于150。C的溫度、優選地在約為2501C的溫度時被沉積。
16. 具有III-V半導體層(3)的光電子半導體器件，所述III-V 半導體層包含至少一個利用根據權利要求1至15之一所述的方法所 制造的具有降低了的電導率的區域(8)。
17.具有ni-v半導體層(3)的光電子半導體器件，所述in-v半導體層在至少一個第一區域(8)中用ZnO層(1)覆蓋，其特征在于，在由所述ZnO層(1)覆蓋的第一區域(8)中的 半導體層(3)的電導率低于在所述III-V半導體層(3)的橫向鄰 接的區域中的電導率。
18. 如權利要求17所述的光電子半導體器件，其中所述III-V半導體層(3)的第一區域(8)的電導率比所 述III-V半導體層(3)的橫向鄰接的區域中的電導率低至少一個因 數2、優選地低至少一個因數5并且特別優選地低至少一個因數10。
19. 如權利要求17或者18所述的光電子半導體器件，其中優選 地以低于或者等于3%的濃度用Al摻雜所述ZnO層(1)。
20. 如權利要求17至19之一所述的光電子半導體器件，其中所 述III-V半導體層(3)包含具有0<x+y<l、 0<x<l、 0<y<l的 InlxyGaxAly P或者具有0 < x <1的Al,.xGaxAs。
21. 如權利要求17至20之一所述的光電子半導體器件，其中在 所述半導體層(3)的第二區域上沉積第二 ZnO層(6)，并且所述 半導體層(3)的第二區域的電導率大于所述第一區域(8)的電導 率。
22. 如權利要求21所述的光電子半導體器件，其中所述第一ZnO 層(1 )和所述第二 ZnO層(6 )相互鄰接，并且被布置在所述III-V 半導體層(3)和所述光電子器件的連接接觸(7)之間。
23. 如權利要求22所述的光電子半導體器件，其中所述第一ZnO 層(1)和所迷第二ZnO (6)共同地構成電流擴展層。
24. 如權利要求17至23之一所述的光電子半導體器件，其中所 述光電子半導體器件包含發射輻射的活性區(4),并且具有降低了 的電導率的區域(8)被布置在所述光電子器件的電連接接觸(7) 與所述活性區(4)之間。
全文摘要
在用于在導電的III-V半導體層(3)內制造至少一個具有降低了的電導率的區域(8)的方法中，在所述半導體層(3)的區域(8)上敷設ZnO層(1)，并且接著優選地在300℃和500℃之間的溫度時退火。ZnO層(1)優選地在低于150℃的溫度、優選地在包含25℃在內和包含120℃在內之間的溫度時被沉積在所述III-V半導體層(3)上。具有降低了的電導率的區域(8)優選地在發射輻射的光電子器件中被布置在活性區(4)和連接接觸(7)之間，以便減少向活性區(4)的位于連接接觸(7)對面的區域中的電流注入。
文檔編號H01L21/24GK101099244SQ200580017279
公開日2008年1月2日 申請日期2005年4月25日 優先權日2004年5月28日
發明者R·沃思, R·沃特, S·伊勒克, W·斯坦 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司