[发明专利]硅发光器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子器件，更具体地涉及由半导体材料（诸如硅）制造的发光器件，以及制造这样的器件的方法。

背景技术

由硅制造的发光器件在本领域中是已知的。一种这样的器件是具有由直接相邻的掺杂的p⁺np⁺或n⁺pn⁺区域形成的三明治结构的双结器件。该器件包括被反向偏置到击穿模式以发光的第一pn结和被正向偏置以将载流子注入到第一结中的相邻的第二pn结，由此提高器件的内量子效率。还已知的是驱动该器件进入穿通（punch-through）模式，其中与反向偏置结相关联的耗尽区穿通到与正向偏置结相关联的耗尽区，由此降低正向偏置结的能垒并促进载流子从正向偏置结注入到反向偏置结中，并且提升器件中的电致发光效应。

另一种已知的发光器件具有由直接相邻的掺杂的n⁺pp⁺或p⁺nn⁺区域形成的三明治结构。该器件包括被反向偏置到击穿模式以发光的第一pn结和相邻的pp⁺或nn⁺结。在使用时，该器件可被驱动到贯通（reach-through）模式，其中，反向偏置结的耗尽区穿过p区到达p⁺区或穿过n区到达n⁺区，如同反向偏置结达到击穿之前可能出现的情况，由此提升器件中的电致发光效应。

在现代的标准的体CMOS（bulk CMOS）（包括BiCMOS）制造工艺（更特别地是亚微米工艺）中，横向器件隔离技术，诸如硅局部氧化（LOCOS）和/或浅沟槽隔离（STI），被用于形成物理隔离结构或屏障（barrier），其包括用于使掺杂注入的n⁺或p⁺有源区彼此横向隔离的隔离材料的主体（body），其中n⁺或p⁺有源区用于与p型或n型体衬底材料形成结。这些技术必然使得上述屏障形成在注入的有源区的彼此面对的面之间。这些掺杂的有源区之间的屏障会抑制上文所述的穿通和贯通模式。

在其它已知的器件中，在注入区域之间形成了栅结构，该结构抑制了所发出的光在横向以及从器件向外传输。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供发光器件及其制造方法，申请人相信利用该发光器件及其制造方法可以至少减轻上述缺点，或者可以为已知的器件和方法提供有用的替代方案。

根据本发明，提供了一种发光器件，包括：

-主体，包括具有第一掺杂浓度的第一掺杂类型的半导体材料的衬底；

-所述衬底具有上表面，并且根据体半导体制造工艺，利用使用隔离材料主体的横向有源区隔离技术，在该上表面的一侧在衬底中形成有：

-具有第二掺杂浓度的第二掺杂类型的第一岛，以在第一岛和衬底之间形成第一结，第一岛具有上表面；

-具有第三掺杂浓度的第三掺杂类型的第二岛，第二岛与第一岛横向间隔开，从而第一岛具有第一面并且第二岛具有第二面，第一面和第二面彼此面对，并且第二岛具有上表面；

-所述衬底提供在第一面和第二面之间横向延伸的链路，该链路的上表面与衬底的上表面重合，从而该链路的上表面、第一岛的上表面和第二岛的上表面共同形成位于所述主体和器件的隔离层之间的平面界面；

-连接到主体的端子布置，该端子布置被配置为向第一结施加反向偏置以引起第一结的击穿模式，从而使得所述器件发光；并且

-所述器件被配置为在所述器件的一个区域中有助于所发出的光的传输，该区域在衬底的上表面的另一侧从包括第一面和在使用时从第一面延伸到所述链路中的耗尽区的至少一部分中的至少之一的地带垂直地延伸开。

所述地带可以是覆盖第一面和在使用时从第一面延伸到所述链路中的耗尽区的至少一部分中的至少之一的上表面地带。

所述第一掺杂类型可以是p型，或者可以是n型。

在所述器件的一个实施例中，第一掺杂类型可以与第二掺杂类型相反，并且第三掺杂类型可以与第二掺杂类型相同。第二和第三掺杂浓度可以高于第一掺杂浓度。

所述端子布置可以被配置为向位于第二岛和衬底之间的第二结施加正向偏置。

在所述器件的另一个实施例中，第一掺杂类型可以与第二掺杂类型相反，第三掺杂类型可以与第一掺杂类型相同，并且第一掺杂浓度可以低于第三掺杂浓度。