[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，特别是涉及一种具有凹坑以控制穿隧接面层的缺陷密度的半导体装置及其制造方法。

背景技术

为了提升发光二极管（LED）的发光效率，方法之一是使用穿隧接面（tunnel junction）将两个或多个发光二极管叠加起来。叠加发光二极管比单一发光二极管放射更多的光线，因而可提高亮度。使用穿隧接面还可强化电流的分散（spreading），使得主动层内更多的载子可进行再结合（recombination）。此外，叠加发光二极管比同样数目的单一发光二极管具有较少的电极接触，不但可节省空间，且可降低所造成的电致迁移（electromigration）问题。

传统形成穿隧接面的方法之一是使用重掺杂技术，如美国专利第6,822,991号，题为“含有穿隧接面的发光装置（Light Emitting Devices Including Tunnel Junctions）”。由于穿隧距离通常很短，因此，使用重掺杂技术较难达到所要的穿隧接面。而且，重掺杂也可能影响到邻近层级的掺杂浓度。

传统形成穿隧接面的另一方法是使用极化（polarization）技术，如美国专利第6,878,975号，题为“极化场增强的穿隧结构（Polarization Field Enhanced Tunnel Structures）”。这种方法需要较复杂的工艺控制，且会限制了材质使用的选择性。

上述传统发光二极管所遭遇的问题也经常出现于其它半导体装置，例如太阳能电池、二极管等。因此，亟需提出一种新颖的半导体装置及其制造方法，用以解决上述的问题。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例提出一种半导体装置及其制造方法，通过控制图案化基板的突起部的形状、分布密度或排列方式以调整控制凹坑的分布密度，用来有效控制穿隧接面层的缺陷密度。通过穿隧接面层的缺陷密度，可加强半导体装置中的载子传输。

根据本发明实施例，首先提供图案化基板，其具有多个突起部。接着，形成第一磊晶结构在图案化基板上，再形成穿隧接面层在第一磊晶结构上。其中，第一磊晶结构因图案化基板而具有一特定数量的位错（dislocation），至少部份位错延伸向上而形成多个凹坑在第一磊晶结构的上表面，且凹坑位于第一磊晶结构上表面的分布密度大于1x10⁸/平方厘米。

附图说明

图1A至图1E是示出了本发明实施例的形成半导体装置的剖面图。

图2A和图2B是例示出突起部的排列顶视图。

图3是示出了图1C的局部顶视图。

图4A至图4C是示出了本发明不同实施例的穿隧接面层的局部剖面图。

图5示出了使用两穿隧接面层以叠加三磊晶结构。

附图标号说明

100    半导体装置

101    半导体装置

11     图案化基板

11A    基板

11B    图案层

111    突起部

1110   平坦区域

1112   棱线

112    平坦部

12     第一磊晶结构

120    成核层

121    第一掺杂层

122    主动层

123    第二掺杂层

124    凹坑

124A   第一凹坑

124B   第二凹坑

13     穿隧接面层

131    子层

132    子层

133    掺杂层

134    绝缘层

135    掺杂层

14     缓冲层

15     第二磊晶结构

151    第一掺杂层

152    主动层

153    第二掺杂层

16     穿隧接面层

17     磊晶结构

18     图案层

具体实施方式

图1A至图1E是示出了本发明实施例的形成半导体装置100的剖面图。本实施例可广泛应用于各种半导体装置，例如半导体发光装置（如发光二极管）、光检测器（photodetector）、太阳能电池、晶体管、二极管（如激光二极管）等。