[发明专利]纳米角锥体大小的光电子结构及其制造方法

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2012年9月18日提出申请的序列号为61/702,658的美国非临时申请案，所述美国非临时申请案以全文引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及基于半导体纳米角锥体的半导体装置及其生产方法。

背景技术

纳米结构是用于电子及光电子半导体装置的有前途的建立块。在装置设计中，纳米结构的三维形状可具有挑战。不同晶面可赋予不同生长速率、材料组合物及掺杂。

发明内容

一个实施例提供一种制作纳米角锥体的方法，所述方法包括：在第一温度、第一压力及第一III-V比率下使用CVD形成第一导电类型III-V族半导体芯或芯籽晶；在第二温度、第二压力及第二III-V比率下使用CVD形成封围所述第一导电类型半导体的所述芯或所述芯籽晶的第一导电类型III-V族半导体壳体；及在所述第一导电类型半导体的所述壳体上方形成第二导电类型半导体的第一层以形成所述纳米角锥体。第一温度、第一压力及第一V-III比率中的至少一者不同于第二温度、第二压力及第二V-III比率中的至少一者。

另一实施例提供一种包括支撑件及排列于所述支撑件上的多个纳米角锥体的半导体发光装置，所述多个所述纳米角锥体中的每一者包括：第一导电类型半导体芯或芯籽晶；第一导电类型半导体壳体，其封围所述第一导电类型半导体的所述芯或所述芯籽晶；及第二导电类型半导体的第一层，其在所述第一导电类型半导体的所述壳体上方。所述第一导电类型半导体壳体及第二导电类型半导体的所述第一层经配置以形成在操作中提供用于光产生的作用区的pn或pin结。

附图说明

图1示意性地图解说明根据本发明的实施例的纳米角锥体LED的侧视横截面图。

图2a、2b及2c示意性地图解说明根据本发明的替代实施例的具有不同形状的芯的纳米角锥体LED的侧视横截面图。

图3a到3f是根据本发明的实施例的纳米角锥体的显微照片。

图4a、4b及4c示意性地图解说明根据本发明的实施例借助经回蚀尖端掩模来制作纳米角锥体LED的方法中的各步骤的侧视横截面图。

图4d示意性地图解说明根据本发明的另一实施例使用用以形成尖端掩模的成角度沉积来制作纳米角锥体LED的方法。

图4e示意性地图解说明根据本发明的实施例通过图4d中所展示的方法制作的具有尖端掩模的纳米角锥体LED的侧视横截面图。

图5a及5b示意性地图解说明根据本发明的实施例制作具有经修改尖端的纳米角锥体LED的方法的侧视横截面图。

图6a、6b及6c示意性地图解说明根据本发明的实施例制作具有经移除尖端的纳米角锥体LED的方法中的各步骤的侧视横截面图。

图7a、7b及7c示意性地图解说明根据本发明的实施例制作具有经移除尖端的纳米角锥体LED的替代方法中的各步骤的侧视横截面图。图7d图解说明替代图7c中所展示的纳米角锥体LED的纳米角锥体LED。

图8a、8b及8c示意性地图解说明根据本发明的实施例含有具有跟部部分的壳体的纳米角锥体LED的侧视横截面图。

具体实施方式

根据本发明的半导体装置及用以生产此半导体装置的方法包括至少一个氮化物半导体纳米角锥体，举例来说GaN纳米角锥体。

本发明的一个实施例为氮化物半导体纳米角锥体，所述纳米角锥体在此上下文中本质上为具有约1100nm的基底宽度或直径及约1000nm的高度范围的角锥体形状的结构。在某些实施例中，基底直径(或非圆形基底的宽度及长度)为约100nm到约1500nm且纳米角锥体的高度为从约90nm到约1300nm。在另一实施例中，基底宽度介于从100nm到数μm(例如，5μm)(例如100nm到低于1微米)的范围内，且高度介于从数百nm到数μm(例如，10μm)的范围内。纳米角锥体在其基底处外延地连接到由一或多个外延层组成的支撑件，举例来说位于衬底上方的最靠近于纳米角锥体的GaN层。纳米角锥体的顶部可为尖角或具有小于基底的宽度的台面。纳米角锥体芯穿过(举例来说)SiNx的生长掩模中的开口突出。根据本发明的半导体装置通常包括多个纳米角锥体。当前发明的纳米角锥体优选地具有六角形或立方形基底。优选地，纳米角锥体芯被半导体壳体覆盖，此壳体的导电性与所述芯的导电性匹配且所述壳体为角锥体形状的结构。优选地，所述壳体被具有量子阱的作用层及一或多个半导体层覆盖，此些半导体层具有不同于所述芯的导电性。