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CN107408605A - 光电子半导体本体和用于制造光电子半导体本体的方法 - Google Patents

光电子半导体本体和用于制造光电子半导体本体的方法 Download PDF

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CN107408605A
CN107408605A CN201680014608.7A CN201680014608A CN107408605A CN 107408605 A CN107408605 A CN 107408605A CN 201680014608 A CN201680014608 A CN 201680014608A CN 107408605 A CN107408605 A CN 107408605A
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semiconductor
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CN201680014608.7A
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安德烈亚斯·鲁道夫
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Ams Osram International GmbH
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Abstract

提出一种光电子半导体本体(100)，所述光电子半导体本体具有载体(13)和施加在载体(13)上的半导体层序列(1)。半导体层序列(1)具有第一传导类型的第一层(10)、第二传导类型的第二层(12)和设置在第一层(10)和第二层(12)之间的有源层(11)，其中第一层(10)朝向载体(13)，并且其中有源层(11)在正常运行中产生或吸收电磁辐射。此外，半导体本体(100)具有至少一个过孔(2)，所述过孔从载体(13)开始完全地延伸穿过第一层(10)和有源层(11)，并且至少部分地延伸穿过第二层(12)。在半导体本体(100)运行中，将第二载流子经由过孔(2)注入到第二层(12)中。过孔(2)在此在有源层(11)和第一层(10)的区域中横向完全地由第一层(10)的和有源层(11)的连贯且连续的条带围绕。此外，过孔(2)由半导体材料形成。载体(13)是用于半导体层序列(1)的生长衬底。

Description

光电子半导体本体和用于制造光电子半导体本体的方法
技术领域
提出一种光电子半导体本体。此外，提出一种用于制造光电子半导体本体的方法。
相关申请的交叉参引
本申请要求德国专利申请10 2015 104 144.8的优先权，其公开内容通过参考并入本文。
发明内容
要实现的目的在于：提出一种具有过孔的半导体本体，其中金属从过孔到半导体层序列中的迁移或扩散不会出现或减少。另一待实现的目的在于：提出一种用于制造这种半导体本体的有效的且低成本的方法。
所述目的通过独立权利要求的方法和实体来实现。有利的改进形式和设计方案是从属权利要求的主题。
根据至少一个实施方式，光电子半导体本体具有载体。在载体上设置有半导体层序列，所述半导体层序列具有第一传导类型的第一层、第二传导类型的第二层和设置在第一层和第二层之间的有源层。在此，第一层朝向载体，第二层背离载体。有源层在正常运行中产生或吸收电磁辐射。第一传导类型的层例如为p掺杂层，所述p掺杂层构建用于传输空穴。第二传导类型的第二层例如是n掺杂层，所述n掺杂层构建用于传输电子。第一层和第二层能够分别是n掺杂的或是p掺杂的。
在此，尤其也能够将第一和/或第二层分别理解为由多个单独层构成的层序列。例如，第一层包括在半导体层序列的第一主侧和有源层之间的全部半导体层。第二层例如能够包括在半导体层序列的与第一主侧相对置的第二主侧和有源层之间的全部层。
半导体层序列例如基于III-V族化合物半导体材料。半导体材料例如是氮化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamN，或是磷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamP，或者也为砷化物化合物半导体材料，如AlnIn1-n-mGamAs，其中分别有0≤n≤1，0≤m≤1并且m+n≤1。在此，半导体层序列能够具有掺杂物以及附加的组成部分。然而，为了简单性仅说明半导体层序列的晶格的主要组成部分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使这些主要组成部分能够部分地由少量的其他物质替代和/或补充时也如此。优选地，半导体层序列基于AlInGaN或AlInGaAs。
半导体层序列的有源层尤其包含至少一个pn结和/或量子系统结构，所述量子系统结构例如呈单独的量子系统的形式，简称SQW，或呈多量子系统结构的形式，简称MQW。
由有源层在运行中产生的辐射尤其位于400nm和940nm之间的光谱范围中，其中包括边界值。
根据至少一个实施方式，光电子半导体本体包括至少一个过孔，所述过孔从载体开始完全地延伸穿过第一层和有源层。此外，过孔至少部分地延伸穿过第二层。特别地，过孔通入第二层中。
根据至少一个实施方式，在半导体本体运行中，将第二载流子经由过孔注入到第二层中。在此，第二载流子对应于第二层的传导类型。在过孔和第二层之间尤其存在直接电接触，使得第二载流子在没有绕路的情况下能够直接地从过孔到达第二层中，并且不必事先经过另外的层。
根据至少一个实施方式，过孔在有源层和第一层的区域中横向完全地由第一层的和有源层的连贯且连续的条带围绕。在此，横向方向是平行于半导体层序列的主延伸方向的方向。在半导体层序列的俯视图中，在沿着有源层的剖面图中，过孔因此完全地且无中断地由有源层围边，在平行于第一层的剖面图中，过孔完全地且无中断地由第一层围边。
根据至少一个实施方式，过孔具有半导体材料或由其形成或由其构成。因此，载流子在过孔之内的电传导优选经由半导体材料进行。半导体材料能够为上述半导体材料中的一种，尤其为GaAs。过孔的半导体材料能够是掺杂的或未掺杂的。
根据至少一个实施方式，施加有半导体层序列的载体同时是用于半导体层序列的生长衬底。载体例如同样能够具有上述半导体材料中的一种或由其构成。特别地，载体具有硅或GaAs或GaN或SiC或蓝宝石或由其构成。但是替选地也可行的是：在半导体本体中剥离生长衬底，并且载体是事后施加的、与生长衬底不同的辅助载体，所述辅助载体例如具有金属或半导体材料或由其构成。
在至少一个实施方式中，光电子半导体本体具有载体和施加在载体上的半导体层序列，所述半导体层序列具有第一传导类型的第一层、第二传导类型的第二层和设置在第一层和第二层之间的有源层，其中第一层朝向载体，并且其中有源层在正常运行中产生或吸收电磁辐射。此外，半导体本体具有至少一个过孔，所述过孔从载体开始完全地延伸穿过第一层和有源层，并且至少部分地延伸穿过第二层。在半导体本体运行中，将第二载流子经由过孔注入到第二层中。过孔在此在有源层和第一层的区域中横向完全地由第一层的和有源层的连贯且连续的条带围绕。此外，过孔由半导体材料形成。载体是用于半导体层序列的生长衬底。
此外，在此描述的发明基于如下认知：在具有过孔的常见的半导体芯片中，过孔是金属的。这能够引起：金属从过孔迁移或扩散到半导体层序列中，并且在此改变半导体层序列的光学特性和导电性。此外，具有金属过孔的半导体本体的制造与相对大的耗费联系在一起，因为在该情况下，生长衬底本身不能够用作为载体，而是必须在引入过孔之后施加辅助载体。
在此处描述的半导体本体中，过孔由半导体材料形成，由此金属从过孔到半导体层序列中的扩散不发生或减少。此外，如在下面示出那样，这种半导体本体能够尤其有效且低成本地制造。特别地，在该情况下不需要剥离生长衬底和应用辅助载体。
根据至少一个实施方式，过孔具有侧表面，所述侧表面横向于半导体层序列的主延伸方向伸展。于是，过孔例如能够柱形地或棒形地构成，其中棒的主延伸方向或柱的对称轴线横向于或垂直于半导体层序列的主延伸方向伸展。
根据至少一个实施方式，侧表面在第一层和有源层的区域中完全地且无中断地由钝化层包围。钝化层在此优选用于：在运行中阻止在过孔和第一层之间的直接通流和在过孔和有源层之间的直接通流。因此，钝化层尤其构成为是导电性差的或绝缘的。在此和在下文中，导电性差例如表示：钝化层具有如下导电性，所述导电性是过孔之内的导电性的最多100分之一或10000分之一或1000000分之一。
根据至少一个实施方式，在第二层的区域中，侧表面至少部分地没有钝化层。特别地，侧表面的至少50％的或至少60％的或至少70％的或至少99％的如下部分没有钝化层，所述部分设置在第二层的区域中。因此优选地，在过孔的底面旁边，侧表面的一部分也没有钝化层。在此，过孔的底面是过孔的背离载体的、基本上平行于半导体层序列的主延伸方向伸展的边界面。
根据至少一个实施方式，钝化层具有半导体材料，例如上述半导体材料之一，尤其是未掺杂的半导体材料，如未掺杂的AlGaAs，或者由其构成或形成。
根据至少一个实施方式，过孔延伸穿过整个半导体层序列，即尤其使得第二层也能够完全地由过孔穿过。过孔的底面在此优选与半导体层序列的表面、例如第二主侧平接，或者在远离载体的方向上超出半导体层序列。
根据至少一个实施方式，过孔通入第二层中并且在第二层之内终止。在此优选地，第二层是高掺杂的电流扩展层。在此，高掺杂的电流扩展层尤其具有高的横向电导率，由此载流子有效地沿着半导体层序列分布，所述载流子经由过孔注入到电流扩展层中。电流扩展层之内的横向电导率例如为至少1000/(Ω·m)或10000/(Ω·m)或100000/(Ω·m)。
根据至少一个实施方式，载体机械地承载半导体层序列且稳定半导体层序列。优选地，除载体之外不需要或不存在用于机械稳定半导体本体的另外的辅助载体，所述载体尤其优选同时是生长衬底。
根据至少一个实施方式，半导体层序列的背离载体的一侧是半导体本体的辐射出射面或辐射入射面。经由辐射出射面将在运行中在有源层中产生的辐射从半导体本体中耦合输出，经由辐射入射面在运行中将辐射耦合输入到半导体本体中，并且由有源层吸收，并且例如变换成电子信号。
根据至少一个实施方式，过孔与载体直接机械和电接触，并且与载体直接导电地连接。特别地，在过孔和载体之间不存在其他的层。载流子例如能够直接地且在没有绕路的情况下从载体到达过孔中，而不必例如经过其他的层。
根据至少一个实施方式，在运行中将第二载流子经由载体和经由过孔注入到第二层中。例如能够在载体上安置有电接触部，经由所述电接触部将第二载流子注入到载体中并且经由载体继续传导到过孔中。
根据至少一个实施方式，在第一层和载体之间在横向地位于过孔旁边的区域中设置有绝缘层。在半导体层序列的俯视图中，过孔于是例如完全地由绝缘层的连贯的条带包围。绝缘层尤其构建用于：阻止在第一层和载体之间的直接电接触。对此，绝缘层优选具有差的导电性或构成为是绝缘的。
根据至少一个实施方式，绝缘层和钝化层由相同的材料形成，并且形成连续且一件式的层。特别地，因此，钝化层和绝缘层是同一层。
根据至少一个实施方式，载体具有与过孔相同的掺杂类型。例如，过孔还有载体是n掺杂的。
根据至少一个实施方式，过孔具有平行于有源层测量的至少30nm或50nm或70nm的宽度或直径。替选地或附加地，过孔的直径或宽度最高为500nm或400nm或300nm。过孔横向于半导体层序列的主延伸方向的轴向长度例如为至少500nm或1μm或2μm。替选地或附加地，过孔的轴向长度最高为7μm或5μm或4μm。
过孔在半导体层序列之内的面积占有密度例如为至少0.0001％或0.001％或0.01％。替选地或附加地，面积占有密度最高为2％或1％或0.1％。
此外，提出一种用于制造光电子半导体芯片的方法。该方法尤其适合于制造在此描述的光电子半导体本体。这就是说，全部结合光电子半导体本体公开的特征也针对方法公开并且反之亦然。
根据至少一个实施方式，方法包括步骤A，其中提供具有主侧的生长衬底。
在随后的步骤B中，将一个或优选多个催化滴施加到生长衬底的主侧上。
在随后的步骤C中，在第一生长条件下将第一半导体材料生长到生长衬底上。在此，第一生长条件优选选择成，使得在催化滴的区域中，沿远离主侧的方向与在横向地位于催化滴旁边的区域中相比发生更强的层生长，并且由此在催化滴的区域中形成半导体线。在第一生长条件下，例如生长衬底的温度选择在400℃和620℃之间，其中包括边界值。用于借助于催化滴生长半导体线的方法例如从文献Gilles Patriarche等的“Wurtzite toZinc Blende Phase Transition in GaAs Nanowires Induced by Epitaxial Burying",Nano Letters Vol.8,No.6,1638-1643,2008中已知。在该文献中，描述气-液-固生长，英文为：vapor liquid solid growth，简称VLS。在此，应用起催化作用的液态的合金滴。在引入用于形成半导体层序列的反应气体时，所述反应气体在催化滴的表面上被吸收并且扩散穿过表面。由于在液态滴与位于其下的基底和要结构化的表面的边界面处的过饱和出现加速的晶体生长，使得形成半导体线。
在步骤D中，在第二生长条件下生长钝化层，所述钝化层优选呈第二半导体材料的形式，其中在第二生长条件下，钝化层的生长在半导体线的横向于主侧伸展的侧表面上发生。优选地，在该情况下，钝化层沿半导体线的轴向方向的生长不出现或是较少的，尤其是极其少的。这例如能够通过如下方式实现：在第二生长条件下，降低生长衬底的温度，使得催化滴硬化。由此，为了形成钝化层而流入的反应气体不再能够扩散穿过催化滴，并且不出现在催化滴下方的生长。
在步骤E中，在第三生长条件下生长第三半导体材料，其中在第三生长条件下，在催化滴的区域中沿远离主侧的方向与在横向地位于催化滴旁边的区域中相比又发生更强的层生长，并且由此延长半导体线，直至所述半导体线达到预设的目标长度。在此，在第三生长条件下，例如生长衬底温度又选择成，使得催化滴是液态的并且反应气体扩散穿过催化滴是可行的。
在步骤F中，在第四生长条件下将半导体层序列生长到生长衬底的主侧上，其中依次地，首先生长第一传导类型的第一层，随后生长有源层，并且此后生长第二传导类型的第二层。在此，半导体层序列优选在半导体线旁边的区域中生长，使得第一层还有有源层横向完全地对半导体线围边。第四生长条件在此优选选择成，使得半导体层序列在横向地在半导体线旁边的生长比在半导体线上更强。对此，例如生长衬底的温度能够相应高地设定，例如生长衬底的温度于是高于600℃。
生长衬底、第一、第二和第三半导体材料以及半导体层序列例如能够是或者具有在上文中提出的半导体材料中的一种或由其构成。
半导体线和半导体层序列的生长优选经由金属有机气相外延(英文：metalorganic chemical vapour phase epitaxy，简称MOVPE)在反应腔中执行。
根据至少一个实施方式，步骤A至F彼此独立地且依次地以所提出的顺序实施。
根据至少一个实施方式，步骤C和E依次地且在步骤D之前实施。因此，半导体线首先生长直至其完整的目标长度，而没有施加钝化层。
随后，在步骤D中将钝化层优选施加在半导体线的侧表面上，尤其施加在半导体线的整个侧表面上，使得半导体线横向完全地且环形地由钝化层包围。
随后，在步骤D之后且在步骤F之前，例如将保护层施加到生长衬底的主侧上，所述保护层横向地覆盖且包围半导体线直至预设的高度。在随后的步骤中，例如应用刻蚀方法，以便在半导体线的未被保护层覆盖的区域中从半导体线移除钝化层，优选完全地移除。
随后，例如能够再次剥离保护层。随后，剩下如下半导体线，所述半导体线直至预设的高度从衬底起观察完全地由钝化层包围。在此，预设的高度优选选择成，使得随后要施加的有源层在远离生长衬底的方向不超出钝化层。
根据至少一个实施方式，催化滴具有Au或Ga或其混合物或者由其构成。为了施加催化滴例如能够在步骤B中应用光刻法。例如，在步骤B中能够将掩模层、例如SiO2层施加到生长衬底上，并且随后经由光刻法将所述掩模层结构化，使得在掩模层中产生孔，在所述孔中露出生长衬底。随后，半导体层序列的生长例如能够借助镓过量开始，由于所述镓过量在孔之内形成镓小滴，所述镓小滴随后起催化滴的作用。优选地，SiO2层随后被再次移除。
如果将金用作为用于催化滴的材料，那么例如能够首先将金层施加到生长衬底上。随后，刻蚀掉金层的一些区域，使得在生长衬底上留下金点并且随后加热所述金点。由此形成Au/Ga催化滴，半导体线在所述催化滴下方生长。
根据至少一个实施方式，在步骤D中，在生长衬底的主侧上横向地位于半导体线旁边的区域也由钝化层覆盖。于是，半导体线的侧表面上的和生长衬底的主面上的钝化层优选形成连贯的、连续的且一件式的层，所述层在半导体本体运行时阻止生长衬底和/或半导体线与第一层和/或有源层的直接电接触。
根据至少一个实施方式，在达到半导体线的目标长度之后，在步骤E中移除催化滴。这例如能够通过湿化学或干化学刻蚀方法实现。如果应用Ga催化滴，那么切断Ga流加上提高砷压强足以移除催化滴。
根据至少一个实施方式，在步骤F中半导体层序列生长高至，使得半导体层序列在远离生长衬底的主侧的方向上超出半导体线，并且半导体线在第二层的区域中终止。
根据至少一个实施方式，半导体层序列在步骤F中仅生长高至，使得半导体线在远离生长衬底的主侧的方向上超出半导体层序列。例如，于是随后才移除催化滴并且剥离半导体线的突出于半导体层序列的剩余部分。
附图说明
在下文中，参照附图根据实施例详细阐述这里所描述的光电子半导体本体以及用于制造光电子半导体本体的方法。在此，相同的附图标记在各个附图中说明相同的元件。然而，在此不示出合乎比例的关系，更确切地说，为了更好的理解能够夸大地示出各个元件。
附图示出：
图1和2示出在此描述的光电子半导体本体的横截面图，
图3A至4C以横截面图示出用于制造光电子半导体本体的方法步骤。
具体实施方式
图1示出光电子半导体本体100的横截面图。在此，在载体13上施加半导体层序列1，所述半导体层序列具有第一传导类型的朝向载体13的第一层10和第二传导类型的背离载体13的第二层12。在第一层10和第二层12之间设置有有源层11，所述有源层在半导体本体100正常运行时产生或吸收电磁辐射。半导体层序列1当前例如基于AlGaAs。此外，在此，载体13形成用于半导体层序列1的生长衬底并且对此例如由GaAs或硅形成。
第一层10例如是具有空穴作为载流子的p掺杂的层，第二层12例如是具有电子作为载流子的n掺杂的层。载体13同样能够是n掺杂的并且是导电的。但是，替选地也可行的是：第一层10是n掺杂的并且第二层12以及载体13是p掺杂的。
过孔2从载体13开始延伸穿过第一层10和有源层11并且通入第二层12中。过孔2在此与载体13直接机械和电接触。载流子、例如电子能够经由载体13的后侧上的接触元件112注入到载体13中，从载体13直接地且在没有绕路的情况下流动到过孔2中，并且经由过孔2直接地注入到第二层12中。
图1的过孔2具有横向于半导体层序列的主延伸方向伸展的侧表面21。当前，过孔2例如构成为具有如下主延伸方向的棒，所述主延伸方向垂直于或横向于半导体层序列1的主延伸方向。过孔2的侧表面21在此至少部分地借助钝化层3覆盖。钝化层3在此在第一层10和有源层11的区域中完全地包围侧表面21，使得载流子不能够从过孔2直接地到达有源层11或第一层10中。钝化层3因此形成用于过孔2的绝缘部。
在第二层12的区域中，过孔2的侧表面21至少部分地、在此以至少50％没有钝化层3。于是，在侧表面21的所述自由区域中，载流子能够从过孔2直接地到达第二层12中。
当前，过孔2具有半导体材料、例如GaAs，或者由其构成。特别地，过孔2设有与载体13和/或第二层12相同的掺杂类型。过孔2平行于半导体层序列1的主延伸方向的宽度例如在50nm和100nm之间，其中包括边界值。钝化层3例如同样基于如AlGaAs的半导体材料并且优选是未掺杂的。但是替选地，钝化层也能够由SiO2构成。
此外，在第一层10和载体13之间在横向地位于过孔2旁边的区域中安置有绝缘层5，所述绝缘层阻止第一层10和载体13之间直接电接触。绝缘层5因此用于：馈入到载体13中的载流子不能够直接地进入到第一层10中。绝缘层5和钝化层3优选连贯地且一件式地构成并且由相同的材料构成。换言之，绝缘层5和钝化层3因此是同一层，所述层例如在唯一的方法步骤中引入到半导体本体100中。
在半导体本体100的边缘区域中，局部地移除第二层12以及有源层11。在该区域中，在第一层10的背离载体13的子面上施加有另一接触元件110，所述另一接触元件用于电接触第一层10。
因此，整体上，例如在半导体本体100运行时，第一载流子能够经由另一接触元件110馈入到第一层10中并且随后到达有源层11中。第二载流子经由接触元件112引入到载体13中，从那里起直接流动到过孔2中并且随后注入到第二层12中，从那里起第二载流子同样到达有源层11中。随后，第一载流子和第二载流子能够在有源层11中彼此复合，其中产生优选在可见范围中的电磁辐射。随后，所产生的辐射能够经由半导体本体100的背离载体13的辐射出射面14离开半导体本体100。
在图2的实施例中，示出与在图1中类似的半导体本体100。但是与图1不同，过孔2现在延伸穿过整个半导体层序列1，尤其也穿过整个第二层12。过孔2在此在背离载体13的一侧上与半导体层序列1齐平。在此，过孔2的侧表面21在第二层12的区域中的至少70％没有钝化层3。
图3A的实施例示出用于制造半导体本体100的第一方法步骤。在此，在生长衬底13的主侧上施加催化滴4。催化滴4例如具有Ga或Au/Ga或者由其构成。特别地，催化滴4能够经由光刻法施加到生长衬底13上。需要用于光刻法的掩模在图3A的实施例中已经被移除。
在图3B中示出下一方法步骤，其中图3A的生长衬底13例如已经引入到反应腔中，例如引入到用于金属有机气相外延(英文metal organic chemical vapour phaseepitaxy，简称MOVPE)的反应腔中，并且导入反应气体，例如镓和砷。通过导入反应气体，在催化滴4下方生长呈半导体线的形式的第一半导体材料，所述半导体线于是例如基于GaAs。在此，第一生长条件选择成，使得生长当前在催化滴4下方发生，横向地在催化滴4旁边强烈地抑制半导体材料的生长。当前，例如在生长衬底13的至少400℃的温度下生长。
在图3C的实施例中，示出下一方法步骤，其中在第二生长条件下将呈钝化层3的形式的第二半导体材料生长到半导体线20的侧表面21上。钝化层3在此完全地覆盖半导体线20的侧表面21。此外，钝化层3在生长衬底13的主侧上在横向地位于半导体线20旁边的区域中生长，并且在该区域中完全地覆盖生长衬底13的主侧。第二生长条件在此选择成，使得强烈地抑制或不发生钝化层3在催化滴4下方在半导体线20上生长。对此，生长衬底13的生长温度例如能够降低至，使得催化滴4硬化并且不发生反应气体扩散经过催化滴4。
图3C的实施中的钝化层3例如包含未掺杂的AlGaAs和/或SiO2或由其构成。
在图3D的实施例中，示出另一方法步骤，其中第三半导体材料在第三生长条件下生长到生长衬底13上。在此，生长条件又选择成，使得第三半导体材料的生长主要在催化滴4的区域中发生，由此延长半导体线20，直至其达到其目标长度。这又能够通过如下方式实现：选择高的生长温度。第三半导体材料在横向地位于半导体线20旁边的区域中的生长在该情况下被强烈抑制。
在图3E的实施例中，催化滴4例如经由湿化学刻蚀工艺或通过切断镓流在提高的砷压力下移除。在移除催化滴4之后，在第四生长条件下施加半导体层序列1。在此，首先将第一传导类型的第一层10施加到生长衬底13的主侧上，随后施加有源层11并且随后施加第二传导类型的第二层12。在施加半导体层序列1之后，半导体线20横向完全地由第一层10、有源层11和第二层12包围。此外，半导体线20延伸和通入至第二层12中，并且在第二层12中终止。对于第四生长条件，例如将生长衬底的温度置于超过600℃，使得在横向地位于半导体线20旁边的区域中半导体层序列1增强地生长，而在半导体线20上抑制生长。
所描述的制造方法也能够以制成的构件证实。如在参考文献Gilles Patriarche等的“Wurtzite to Zinc Blende Phase Transition in GaAs Nanowires Induced byEpitaxial Burying",Nano Letters Vol.8,No.6,1638-1643,2008中示出，一旦半导体线由半导体层序列1包围，半导体线20就能够呈现半导体层序列1的晶格结构、例如闪锌矿结构。半导体线20的未由半导体层序列1包围的区域相反能够具有其他的晶格结构，例如纤锌矿晶格结构。因此，通过后续横向地围绕半导体线20生长半导体层序列1能够出现半导体线20的晶格结构匹配，所述晶格结构匹配例如能够借助透射电子显微镜、简称TEM证实。
在图3F的实施例中，示出图3E的替选方案。在此，半导体线20与在图3E的实施例中相比更高地生长，因此具有更大的目标长度。在半导体层序列1生长之后，半导体线20沿远离载体13的方向超出半导体层序列1。此外，在半导体线20上始终存在催化滴4。于是在下一步骤中，突出的半导体线20以及催化滴4能够被剥离，使得半导体线20与第二层12在远离载体13的方向上平接。
在图4A至4C中，示出半导体线20的上面描述的生长的替选方案。
在图4A中，半导体线20已经生长至其目标长度。在生长半导体线20之后，将钝化层3施加到半导体线20的侧表面21上。钝化层3在此又完全地覆盖半导体线20的侧表面21。
随后，在图4B的实施例中，将保护层30施加到生长衬底13的主侧上直至预设高度。保护层30在此仅施加高至，使得半导体线20沿远离载体13的方向还超出保护层30。
在图4C的实施例中，随后例如应用湿化学或干化学的刻蚀方法，以便将半导体线20的侧表面21上的钝化层3在半导体线20的未由保护层30保护的区域中移除。由此局部地露出半导体线20的侧表面21。在保护层30的区域中，钝化层3优选完全地保留在半导体线20的侧表面21上。于是，根据刻蚀方法又能够移除保护层30，使得保持由半导体线20构成与在图3D中示出的相同的或类似的结构。从那里起，能够应用如结合图3E描述的相同的方法步骤。
本发明不通过根据实施例进行的描述而受限于此。更确切地说，本发明包括各个新的特征以及特征的各个组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的各个组合，即使所述特征或所述组合本身没有在权利要求或实施例中明确地说明时也如此。
附图标记列表
1 半导体层序列
2 过孔
3 钝化层
4 催化滴
5 绝缘层
10 第一层
11 有源层
12 第二层
13 载体
14 辐射入射或辐射出射面
20 半导体线
21 侧表面
30 保护层
100 半导体本体

Claims (16)

1.一种光电子半导体本体(100)，所述光电子半导体本体具有：
-载体(13)，
-施加在所述载体(13)上的半导体层序列(1)，所述半导体层序列具有第一传导类型的第一层(10)、第二传导类型的第二层(12)和设置在所述第一层(10)和所述第二层(12)之间的有源层(11)，其中所述第一层(10)朝向所述载体(13)，并且所述有源层(11)在正常运行中产生或吸收电磁辐射，
-至少一个过孔(2)，所述过孔从所述载体(13)开始完全地延伸穿过所述第一层(10)和所述有源层(11)，并且至少部分地延伸穿过所述第二层(12)，其中
-在运行中，将第二载流子经由所述过孔(2)注入到所述第二层(12)中，
-所述过孔(2)在所述有源层(11)和所述第一层(10)的区域中横向完全地由所述第一层(10)的和所述有源层(11)的连贯且连续的条带围绕，
-所述过孔(2)由半导体材料形成，
-所述载体(13)是用于所述半导体层序列(1)的生长衬底。
2.根据权利要求1所述的光电子半导体本体(100)，
其中
-所述过孔(2)具有侧表面(21)，所述侧表面横向于所述半导体层序列(1)的主延伸方向伸展，
-所述侧表面(21)在所述第一层(10)和所述有源层(11)的区域中完全地且无中断地由钝化层(3)包围，
-所述钝化层(3)在运行中阻止在所述过孔(2)和所述第一层(10)之间的通流和在所述过孔(2)和所述有源层(11)之间的通流，
-在所述第二层(12)的区域中，所述侧表面(21)至少部分地没有所述钝化层(3)，
-所述钝化层(3)由半导体材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的光电子半导体本体(100)，
其中所述过孔(2)延伸穿过整个所述半导体层序列(1)。
4.根据权利要求1或2所述的光电子半导体本体(100)，
其中
-所述过孔(2)通入所述第二层(12)中，
-所述第二层(12)是高掺杂的电流扩展层。
5.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体本体(100)，
其中
-所述载体(13)机械地承载且稳定所述半导体层序列(1)，
-所述半导体层序列(1)的背离所述载体(13)的一侧形成所述半导体本体(100)的辐射出射或辐射入射面(14)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体本体(100)，
其中
-所述过孔(2)和所述载体(13)直接导电地彼此连接，
-其中在运行中，将所述第二载流子经由所述载体(13)和经由所述过孔(2)注入到所述第二层(12)中。
7.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体本体(100)，
其中
-在所述第一层(10)和所述载体(13)之间在所述过孔(2)旁边的区域中设置有绝缘层(5)，
-所述绝缘层(5)阻止所述第一层(10)和所述载体(13)之间的直接电接触，
-所述绝缘层(5)和所述钝化层(3)由相同的材料形成，并且构成连续且一件式的层。
8.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体本体(100)，
其中
-所述钝化层(3)由未掺杂的半导体材料形成，
-所述载体(13)具有与所述过孔(2)相同的掺杂类型。
9.根据上述权利要求中任一项所述的光电子半导体本体(100)，
其中
-所述过孔(2)具有平行于所述有源层(11)测量的在50nm和120nm之间的宽度，其中包括边界值，
-所述过孔(2)具有GaAs，
-所述载体(13)具有硅和/或GaAs，
-所述钝化层(3)具有AlGaAs。
10.一种用于制造光电子半导体本体(100)的方法，所述方法具有如下步骤：
A)提供具有主侧的生长衬底(13)；
B)将至少一个催化滴(4)施加到所述生长衬底(13)的所述主侧上；
C)在第一生长条件下生长第一半导体材料，其中在所述第一生长条件下在所述催化滴(4)的区域中，与在横向地在所述催化滴(4)旁边的区域中相比，沿远离所述主侧的方向发生更强的层生长，并且由此形成半导体线(20)；
D)在第二生长条件下生长钝化层(3)，其中在所述第二生长条件下出现所述钝化层(3)在所述半导体线(20)的横向于所述主侧伸展的侧表面(21)上的生长；
E)在第三生长条件下生长第三半导体材料，其中在所述第三生长条件下在所述催化滴(4)的区域中，与在横向地在所述催化滴(4)旁边的区域中相比，沿远离所述主侧的方向发生更强的层生长，并且由此延长所述半导体线(20)，
F)在第四生长条件下将半导体层序列(1)生长到所述生长衬底(13)的所述主侧上，其中依次地，首先生长第一传导类型的第一层(10)，随后生长有源层(11)，并且此后生长第二传导类型的第二层(12)，其中所述半导体层序列(1)在所述半导体线(20)旁边的区域中生长，并且所述第一层(10)还有所述有源层(11)横向完全地对所述半导体线(20)围边。
11.根据权利要求10所述的方法，
其中步骤A)至F)彼此独立地且依次地实施。
12.根据权利要求10所述的方法，
其中
-步骤C)和E)依次地且在步骤D)之前实施，
-在步骤D)中将所述钝化层(3)施加在所述半导体线(20)的所述侧表面(21)上，
-在步骤D)之后且在步骤F)之前，将保护层(30)施加到所述生长衬底(13)的所述主侧上，所述保护层横向地覆盖且包围所述半导体线(20)直至预设的高度，
-随后经由刻蚀方法将所述钝化层(3)在所述半导体线(20)的未由所述保护层(30)覆盖的区域中从所述半导体线(20)移除。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，
其中
-所述催化滴(4)具有Au或Ga或其混合物，
-在步骤B)中将光刻法用于施加所述催化滴(4)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，
其中
-在步骤D)中，也将在所述生长衬底(13)的所述主侧上横向地在所述半导体线(20)旁边的区域由所述钝化层(3)覆盖，
-所述钝化层(3)形成连贯的、连续的且一件式的层，所述层在所述半导体本体(100)运行时阻止生长衬底(13)和半导体线(20)与所述第一层(10)和所述有源层(11)的直接电接触。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，
其中
-在达到所述半导体线(20)的目标长度之后，在步骤E)中移除所述催化滴(4)，
-随后在步骤F)中所述半导体层序列(1)生长高至，使得所述半导体层序列(1)在远离所述生长衬底(13)的所述主侧的方向上超出所述半导体线(20)，并且所述半导体线(20)在所述第二层(12)的区域中终止。
16.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中
-所述半导体层序列(1)在步骤F)中仅生长高至，使得所述半导体线(20)在远离所述生长衬底(13)的所述主侧的方向上超出所述半导体层序列(1)，
-随后，移除所述催化滴(4)，并且剥离所述半导体线(20)的突出于所述半导体层序列(1)的剩余部分。
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