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公開番号2025133859
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-11
出願番号2025112755,2024107145
出願日2025-07-03,2019-12-23
発明の名称半導体素子
出願人晶元光電股ふん有限公司,Epistar Corporation
代理人弁理士法人ITOH
主分類H10H 20/824 20250101AFI20250904BHJP()
要約【課題】本発明は、半導体素子を提供する。
【解決手段】かかる半導体素子は、第一格子定数を有し、且つ第一側及び該第一側に相対する第二側を有する第一型半導体構造;前記第一側に位置し、且つ放射線を発するアクティブ構造であって、前記放射線のピーク波長は、1000nm～2000nmの間にあるアクティブ構造;及び前記第二側に位置し、第二格子定数を有し、且つ1×10¹⁸/cm³よりも大きい第一ドーピング濃度を有する第一ドーパントを含む第一接触層を含み、前記第二格子定数と前記第一格子定数との間の差は、少なくとも0.5%である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子であって、
半導体スタック層であって、
第一側及び前記第一側に相対する第二側を含む第一型半導体構造；
前記第一側に位置し、四元化合物半導体を含み、かつ放射線を発するアクティブ構造であって、前記放射線のピーク波長は１０００ｎｍ～２０００ｎｍの間である、アクティブ構造；及び
前記第二側に位置し、かつ三五族化合物半導体材料を含む第一接触層
を含む、半導体スタック層；
前記第一接触層と前記第一型半導体構造との間に位置する第一ウィンドウ層；
第二ウィンドウ層であって、前記アクティブ構造は第一型半導体構造と前記第二ウィンドウ層との間に位置する、第二ウィンドウ層；
前記半導体スタック層の下に位置する反射構造；
前記反射構造と前記半導体スタック層との間に位置する導電構造；及び
前記導電構造と前記半導体スタック層との間に位置する絶縁層
を含み、
前記第二ウィンドウ層は、前記アクティブ構造に直接接触する、半導体素子。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
請求項１に記載の半導体素子であって、
緩衝層をさらに含み、
前記緩衝層は、前記第一接触層と前記第一型半導体構造との間に位置する、半導体素子。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体素子であって、
前記四元化合物半導体は、ＡｌＩｎＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰである、半導体素子。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体素子であって、
前記第一接触層のエネルギーギャップは、前記アクティブ構造及び前記第一型半導体構造のエネルギーギャップよりも大きい、半導体素子。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体素子であって、
前記第一型半導体構造は、窒素（Ｎ）を含有しない三元又は二元化合物を含む、半導体素子。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体素子であって、
前記第一接触層と前記第一ウィンドウ層は、異なる材料を含む、半導体素子。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体素子であって、
前記第一接触層は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ又はＩｎＧａＡｓＰを含む、半導体素子。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体素子であって、
前記第二ウィンドウ層の材料及び前記第一ウィンドウ層の材料は、ＩｎＰを含む、半導体素子。
【請求項９】
請求項１に記載の半導体素子であって、
第一電極及び第二電極をさらに含み、
前記第一電極及び前記第二電極は、前記半導体スタック層の相対する両側に位置する、半導体素子。
【請求項１０】
請求項１に記載の半導体素子であって、
前記反射構造は、バリア層、前記バリア層の上に位置する反射接着層、及び前記反射接着層の上に位置する反射層を含む、半導体素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子に関し、特に、格子定数差を有する半導体素子に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
科学技術の日進月歩に伴い、半導体素子は、情報伝送、エネルギー変換などの分野において非常に重要な役割を果たしており、関連する材料の研究開発も持続的に行われている。例を挙げて言えば、半導体材料は、各種の光電素子、例えば、発光ダイオード(light emitting diode、LED)、レーザーダイオード(laser diode、LD)、太陽電池(solar cell)、パワー素子(power device)、音波センサー(acoustic wave sensor)などに応用することができ、また、照明、表示、通信、検出、電源システムなどの分野に応用することもできる。
【０００３】
発光ダイオードの発光の原理は、電流を印加して、N型半導体層中の電子とP型半導体層中の正孔と、を結合させることで、電気エネルギーを光エネルギーに変換するものである。発光ダイオードは、消費電力が低く、使用寿命が長いなどの利点を有するので、従来の光源に代えて、交通信号機、バックライトモジュール、各種の照明、医療機器などに大量応用されている。赤外線を発する発光ダイオードは、検出システム、認識システム、監視システム及び車載用光源の面においても大きい市場及び潜在力を持っている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、格子定数差を有する半導体素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の幾つかの実施例によれば、半導体素子が提供され、それは、
第一型半導体構造であって、第一格子定数を有し、且つ第一側及び該第一側に相対する第二側を有するもの；
アクティブ構造であって、第一型半導体構造の第一側に位置し且つ放射線をし、該放射線のピーク波長は、1000ｎｍ～2000ｎｍの間にあるもの；及び
第一接触層であって、第一型半導体構造の第二側に位置し、第二格子定数を有し、且つ1×10
18
／cm
3
よりも大きい第一ドーピング濃度を有する第一ドーパントを含むもの
を含み、そのうち、第二格子定数と第一格子定数との間の差は、少なくとも0.5％である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳しく説明する。なお、図面では、各種の特徴が寸法に比例して描かれているものでなく、例示に過ぎない。また、本発明の特徴をより明確に示すために、素子のサイズを任意に拡縮する場合もある。
一実施例における半導体素子の断面図である。
一実施例における半導体素子の断面図である。
一実施例における半導体素子の上面図である。
図2における半導体素子を製造する段階の断面図である。
図2における半導体素子を製造する段階の断面図である。
一実施例における半導体素子の一部範囲の元素の濃度と深さとの関係図である。
他の実施例における半導体素子の断面図である。
他の実施例における半導体素子の断面図である。
一実施例における半導体素子のパッケージ構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、幾つかの実施例を説明することにより、当業者が本発明をより容易に理解し得るようにする。なお、これらの実施例は、例示に過ぎず、本発明を限定するものでない。また、当業者は、ニーズに応じて、以下に記載の実施例を調整しても良く、例えば、プロセスの順序を変更し、及び／又は、幾つかのステップを増減しても良い。
【０００８】
また、以下に述べる実施例をもとに、他の素子又はステップを増設しても良い。例を挙げて言えば、「第一層／構造に第二層／構造を形成する」というような記載は、第一層／構造が第二層／構造に直接接触する実施例を含む可能性があり、第一層／構造と第二層／構造との間に他の素子を有することで、第一層／構造が第二層／構造に直接接触しない実施例を含む可能性があり、第一層／構造と第二層／構造との空間上での相対的関係は、装置の異なる方位での操作又は使用によって変わることもある。また、本発明は、異なる実施例において参照符号としての数字及び／又は字母を重複して使用することがあり、このような重複使用は、簡略化及び明確化するためであり、異なる実施例間の関係を表すためでない。さらに、本明細書では、「実質的にX材料からなる」層というような表現は、該層の主な組成がX材料であることを表すが、ドーパントや不可避不純物も含むことを排除しない。
【０００９】
本発明の実施例では、特別な説明がない限り、化学式が「定比化合物（stoichiometric compound）」及び「非定比化合物（non-stoichiometric compound)」を含んでも良く、そのうち、「定比化合物」は、例えば、第3族元素の総量が第5族元素の総量と同じであることを指し、「非定比化合物」は、例えば、第3族元素の総量が第5族元素の総量とは異なることを指す。例を挙げて言えば、化学式がAlGaAsであることは、第3族元素Al及び／又はGaを含み、また、第5族元素Asも含むことを表し、そのうち、第3族元素(Al及び／又はGa)の総量は、第5族元素(As)の総量と同じであっても良く、異なっても良い。
【００１０】
また、化学式で示す各化合物が定比化合物であるときに、AlGaAsは、Al
x1
Ga
(1-x1)
Asを表し、そのうち、0＜x1＜1であり、AlInPは、Al
x2
In
(1-x2)
Pを表し、そのうち、0＜x2＜1であり、AlGaInPは、(Al
y1
Ga
(1-y1)
)
1-x3
In
x3
Pを表し、そのうち、0＜x3＜1であり、且つ0＜y1＜1であり、AlGaInAsは、(Al
y2
Ga
(1-y2)
)
1-x4
In
x4
Asを表し、そのうち、0＜x4＜1であり、且つ0＜y2＜1であり、AlGaNは、Al
x5
Ga
(1-x5)
Nを表し、そのうち、0＜x5＜1であり、AlAsSbは、AlAs
x6
Sb
(1-x6)
を表し、そのうち、0＜x6＜1であり、InGaPは、In
x7
Ga
1-x7
Pを表し、そのうち、0＜x7＜1であり、InGaAsPは、In
x8
Ga
1-x8
As
1-y3
P
y3
を表し、そのうち、0＜x8＜1であり、且つ0＜y3＜1であり、InGaAsNは、In
x9
Ga
1-x9
As
1-y4
N
y4
を表し、そのうち、0＜x9＜1であり、且つ0＜y4＜1であり、AlGaAsPは、Al
x10
Ga
1-x10
As
1-y5
P
y5
を表し、そのうち、0＜x10＜1であり、且つ0＜y5＜1であり、InGaAsは、In
x11
Ga
1-x11
Asを表し、そのうち、0＜x11＜1である。
（【００１１】以降は省略されています）

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