包括有源納米線和接觸納米線的電致發光器件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明的技術領域是包含納米線的部件，所述納米線通過在襯底上的局部生長而集體形成，該襯底可以由硅、GaN、藍寶石或者其他材料組成。
[0002]更精確而言，本發明的技術領域涉及包含導光的或發光的納米線(該納米線可以用于例如產生光)的部件，尤其是發光二極管(其通常由縮寫LED表示)。一般而言，納米線大致具有可以為數百納米的量級的橫向尺寸(直徑)和可以變化到上至十微米左右的豎直尺寸，而其高/直徑比為從I到30，并且一般在10左右。
【背景技術】
[0003]在過去的幾年間，已經例如制造了使用豎直InGaN/GaN納米線的可見光發光二極管(LED)，其包含p-n結并且并聯地共同連接。
[0004]由于其極具潛力的本征特性(良好的晶體質量、在自由豎直表面上的應力弛豫、良好的光提取效率等)，納米線被認為是克服常規的以平面結構(2D)制造的GaN LED當前所遇到的困難的非常有力的候選方案。
[0005]基于不同的生長技術的兩種納米線LED方案已經得到提出并且為本領域技術人員所熟知。
[0006]第一方案包括，使用分子束外延(MBE)，在軸向配置下，外延生長包含InGaN量子阱的GaN納米線。使用該納米線制造的器件已經在綠色光譜范圍產生了引人關注的結果。對于持續的10mA工作電流，Imm2的經加工的芯片可以在550nm下在10 μ W左右發光。
[0007]圖1示出了這樣的配置，其顯示了在襯底11 (其一般由硅組成，并與η型的下接觸部10接觸)的表面上的納米線NTi，P型的上接觸部由透明層12提供，并且該接觸是通過厚的P型接觸墊13實現的。具有軸向結構的納米線NTi包括:n型摻雜區域，其一般由η型摻雜的GaN形成；有源區域ΖΑ，其由InGaN組成或具有包含量子阱的結構；以及ρ型摻雜區域，其可以由P型摻雜的GaN形成。
[0008]在分子束生長(MBE)技術下，由于隨機成核機制，會出現一些不均勻性，但是一般而言在以550nm發光的單一的線上已經獲得了 50nW的光功率，這對于大約一百個納米線發光器/mm2的情況而言是5W/_ 2o
[0009]最近，MOCVD (金屬有機化學氣相沉積)生長技術能夠形成包含徑向LED結構(核/殼配置)的InGaN/GaN納米線。
[0010]圖2示出了該類型的配置，其中，納米線NT1形成在襯底11 (其由成核層21覆蓋)的表面上，另外還提供了下接觸層10。局部外延通過掩模20實現。納米線的結構是核/殼類型的。核30可以包括:n型摻雜的GaN材料，其一般具有119Cm 3的摻雜水平；具有交替的層的量子阱結構，所述交替的層可以分別是非摻雜GaN和InGaN ;最后還有殼31，其可以由一般具有119Cm 3的摻雜水平的ρ型摻雜的GaN層組成。
[0011]介電層40提供了在下接觸部與上接觸部之間的絕緣。
[0012]上接觸部通過上層50提供，上層50是導電的，并且在導光結構的發光波長是透明的。還包括有金屬接觸層60以提供鏡面的功能。
[0013]在該方案中，因為該結構的LED使用了核/殼配置，有源區域的表面面積大于在包括平面結構的2D納米線LED方案中的有源區域的表面面積。
[0014]然而，申請人從這樣的觀察開始:由于所有的氣體粒子的消耗，外延工藝(例如MOCVD工藝)產生了邊緣效應，該效應不利于獲得均勻的部件；外延工藝還產生了在納米線的生長區域中的不連續性，更確切而言，產生了生長表面面積分數在晶圓上的變化。
[0015]實際上，尤其是在LED的情況下，通過在生長圖案上外延生長例如GaN而制造的納米線可以通過標準微電子技術來限定。
[0016]這些圖案在緊湊的、方形的、圓形的、六邊形的、三角形等的區域(其限定了 LED的有源表面)中以規則圖案的形式設置在襯底上。這些區域具有由產品的最終使用者的需求而限定的尺寸，例如，100 μ mX 100 μ m、350 μ mX 350 μ m、ImmX 1mm、3.5mmX 3.5mm 以及1mmX 10mm。每個生長區域通過間隔部而與其相鄰的生長區域分開，間隔部的尺寸被調整為至少允許LED的金屬供電連接部穿過，并且允許切割襯底的劃切或其他劃切技術的劃切。
[0017]這些在生長區域之間的間隔部(在其中不希望進行外延)導致出現了多種缺陷:
[0018]-在線的網絡中，在高度和形態上的非均勻性，這與生長區域中的不連續性相關耳關;
[0019]_例如GaN的納米晶的無序生長，這在技術步驟的最后對于電路是關鍵缺陷；
[0020]-1nGaN的寄生沉積，其以導電材料覆蓋了晶圓的表面。
[0021]圖3顯示了拍攝出納米線的集合和出現在沒有進行生長的區域中的缺陷陣列的視圖，該照片是在掃描電子顯微鏡上拍攝的，其突出顯示了寄生生長Crpa、生長殘留物的沉積1??和/或圍繞外圍的具有不均勻尺寸的納米線壁。
[0022]有益地，可以設想一種技術方案，其通過使得襯底的整個表面就納米線的生長而言是均勻的，并且通過在更大的納米線集合中選擇納米線的基本區域，而能夠顯著地消除缺陷，從而提供了具有均勻的納米線的功能支持，同時對特定納米線進行選擇性消除，以便特別地對專用于歐姆接觸的區域進行清理。然而，在要保留的納米線的子組之間對納米線的子組進行移除可能是困難的。
【發明內容】
[0023]因此，在這種背景下，本發明提供了一種LED，其包括在整個襯底上的納米線，以及借助存在于之前形成的納米線中的一些的頂部上的厚金屬而形成的歐姆接觸，并同時使被稱作有源部分的納米線的部分能夠受到電控制。
[0024]更確切而言，本發明的一個主題是包括在襯底的整個表面上的一組納米線的發光器件，其特征在于:
[0025]-其包括至少第一納米線的第一系列和第二納米線的第二系列；
[0026]-所述第一系列包括被稱作有源的第一納米線，第一納米線能夠在電控制下發光，所述第一系列在第一類型的電接觸部和第二類型的電接觸部之間連接，從而使得所述器件能夠在電控制下發光，所述第一納米線由至少一個在所述發光器件的發光波長上透明的導電層覆蓋，所述層與所述第一類型的電接觸部接觸；
[0027]-所述第二系列包括被稱作接觸納米線的第二納米線，第二納米線被包封在金屬層內，所述金屬層使得所述第一類型的電接觸部能夠形成；
[0028]-第二類型的電接觸部位于所述襯底的背面，所述背面對著包括所述納米線的面，并且設置了至少面對納米線的所述第一系列的導電層。
[0029]根據本發明的一個變化形式，所述第二納米線位于所述第一納米線的外圍周圍。
[0030]根據本發明的一個變化形式，所述第二納米線由在所述發光器件的發光波長上透明的所述導電層覆蓋。
[0031]根據本發明的一個變化形式，所述發光器件包括第三納米線的第三系列，所述第三納米線的第三系列被稱作電中性的，且不具有在所述發光器件的發光波長上透明的導電層，所述第三納米線能夠位于所述第一有源納米線和所述第二納米線的外圍周圍，限定了被稱作有源的所述器件的區域。
[0032]根據本發明的一個變化形式，限定在所述第二納米線的頂部的金屬層的厚度在至少數十納米的量級。
[0033]根據本發明的一個變化形式，所述發光器件包括導電層，所述導電層在所述發光器件的發光波長是透明的，所述導電層可以由氧化銦錫(ITO)、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)、鎵摻雜的氧化鋅(GZO)或氟摻雜的氧化錫(FTO)組成。
[0034]根據本發明的一個變化形式，包封所述第二納米線的金屬層由銅、鎳或銀組成。
[0035]根據本發明的一個變化形式，該發光器件包括金屬接觸接線部，所述金屬接觸接線部在所述金屬層的表面上，該接線部可以是金的或者是銀和錫的合金的。
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