相關(guān)申請的交叉引用

本專利申請要求法國專利申請fr14/61345的優(yōu)先權(quán)益，其通過引用并入本文。

本公開一般地涉及包括例如微米線、納米線、錐形元件或截錐形元件的三維半導體元件的光電子裝置及其制造方法。

術(shù)語“光電子裝置”用于指代能將電信號轉(zhuǎn)換成電磁輻射或其他方式的裝置，尤其是專用于檢測、測量或發(fā)射電磁輻射的裝置或者專用于光伏應用的裝置。

背景技術(shù)：

基于下文被稱為iii-v化合物的主要包含iii族元素和v族元素的成分(例如氮化鎵gan)或者基于下文被稱為ii-vi化合物的主要包含ii族元素和vi族元素的成分(例如氧化鋅zno)的微米線或納米線是包括半導體材料的微米線或納米線的示例。這樣的微米線或納米線能夠制造諸如光電子裝置之類的半導體裝置。

用于制造半導體材料的微米線或納米線的方法應當能夠利用每條微米線或納米線的幾何形狀、位置和晶體學特性的準確且均勻控制來制造微米線或納米線。

文獻us7829443描述了一種制造納米線的方法，包括在襯底的平面表面上沉積介電材料的層，在介電材料層中刻蝕開口以暴露襯底的部分，利用促進納米線生長的材料的部分來填充開口，以及在這些部分上的開口中形成納米線。選擇介電材料以使得納米線不直接在其上生長。

在微米線或納米線中，為了具有電信號到電磁輻射的轉(zhuǎn)換或電磁輻射到電信號的轉(zhuǎn)換的最佳可能特性，期望的是每條微米線或納米線具有基本上單晶的結(jié)構(gòu)。特別是，當微米線或納米線主要由基于第一元素和第二元素的材料(例如iii-v或ii-vi化合物)形成時，期望的是每條微米線或納米線在整條微米線或納米線中基本上具有恒定極性。

然而，利用在us7829443中公開的方法，納米線的生長可能被干擾，使得每條納米線有可能不具有單晶結(jié)構(gòu)。特別是，當納米線主要由基于第一元素和第二元素的材料(例如iii-v或ii-vi化合物)形成時，在納米線的各側(cè)上可能出現(xiàn)相對于納米線芯中的極性具有相反極性的外圍層。

這會導致(尤其是在晶界處)缺陷的形成，其會改變電信號到電磁輻射或其他方式的轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的實施例的目的是克服(尤其是包括微米線或納米線的)光電子裝置的缺點及其前述制造方法的缺點的至少一部分。

本發(fā)明的實施例的另一目的在于不通過介電材料的層中制作的開口來形成的三維元件，尤其是由半導體材料制成的微米線或納米線。

本發(fā)明的實施例的另一目的在于基本上具有單晶結(jié)構(gòu)的由半導體材料制成的每個三維元件尤其是每條微米線或納米線。

本發(fā)明的實施例的另一目的是可以準確且均勻地控制由半導體材料制成的每個三維元件尤其是每條微米線或納米線的位置、幾何形狀和晶體學特性。

本發(fā)明的實施例的另一目的是可以按工業(yè)規(guī)模并且低成本地形成由半導體材料制成的三維元件尤其是微米線或納米線。

實施例提供了一種光電子裝置，包括：支撐件，其包括包含相對于彼此傾斜的連續(xù)的平坦的小面的表面；籽晶，其主要由選自包括iii-v化合物、ii-vi化合物和iv化合物的組的第一化合物制成，在小面之間的接縫中的至少一些處與所述支撐件接觸；以及在所述籽晶上的主要由所述第一化合物制成的納米范圍或微米范圍大小的三維線形、錐形或截錐形的半導體元件。

根據(jù)實施例，該裝置還包括針對每個半導體元件的有源區(qū)，其至少部分地覆蓋所述半導體元件的一部分并且能夠發(fā)射或接收電磁輻射。

根據(jù)實施例，所述半導體元件具有平行于首選方向的拉長的形狀，并且處于相鄰籽晶的對中的兩個籽晶之間的垂直于所述首選方向測量的距離大于1μm。

根據(jù)實施例，所述接縫包括第一凸起接縫和第二下凹接縫，并且處于第一接縫與第二相鄰接縫之間的平行于所述首選方向測量的距離大于1μm。

根據(jù)實施例，所述支撐件包括襯底和覆蓋所述襯底的至少一個層，所述籽晶形成于所述層上。

根據(jù)實施例，所述襯底由半導體材料制成，特別地是由硅、由鍺、由碳化硅、由諸如gan或gaas之類的iii-v化合物制成的襯底，或者是zno襯底。

根據(jù)實施例，所述層由氮化鋁(aln)、由氧化鋁(al2o3)、由硼(b)、由氮化硼(bn)、由鈦(ti)、由氮化鈦(tin)、由鉭(ta)、由氮化鉭(tan)、由鉿(hf)、由氮化鉿(hfn)、由鈮(nb)、由氮化鈮(nbn)、由鋯(zr)、由硼化鋯(zrb2)、由氮化鋯(zrn)、由碳化硅(sic)、由碳氮化鉭(tacn)、由mgxny形式的氮化鎂來制成，其中x近似等于3，y近似等于2，例如mg3n2形式的氮化鎂。

實施例提供了一種制造光電子裝置的方法，包括步驟：

形成包括表面的支撐件，所述表面包括相對于彼此傾斜的連續(xù)的平坦的小面；

形成籽晶，所述籽晶主要由選自包括iii-v化合物、ii-vi化合物和iv化合物的組的第一化合物制成，在小面之間的接縫中的至少一些處與所述支撐件接觸；以及

在所述籽晶上形成納米范圍或微米范圍大小的主要由所述第一化合物制成的線形、錐形或截錐形的三維元件。

根據(jù)實施例，所述裝置還包括：針對每個半導體元件形成有源區(qū)，其至少部分地覆蓋所述半導體元件的一部分并且能夠發(fā)射或接收電磁輻射。

根據(jù)實施例，在處于從900至1100℃的范圍中的溫度下形成所述籽晶。

根據(jù)實施例，通過金屬有機化學氣相沉積來形成所述籽晶。

根據(jù)實施例，所述籽晶由iii-v材料制成，并且通過以小于50的v/iii比在反應器中提供前體來得到所述籽晶。

根據(jù)實施例，所述支撐件由硅制成，并且通過基于koh或tmah的化學刻蝕而被刻蝕。

附圖說明

將結(jié)合附圖在具體實施例的以下非限制性描述中詳細討論前述及其他特征和優(yōu)點，其中：

圖1a至圖1c是在制造包括微米線或納米線的光電子裝置的已知方法的連續(xù)步驟處得到的結(jié)構(gòu)的簡化的部分截面圖；

圖2是通過關(guān)于圖1a至圖1c描述的方法得到的微米線或納米線的簡化的部分細節(jié)截面圖；

圖3是包括微米線或納米線的光電子裝置的實施例的簡化的部分截面圖；

圖4a至圖4g是在根據(jù)制造圖3的光電子裝置的方法的本發(fā)明的實施例的連續(xù)步驟處得到的結(jié)構(gòu)的簡化的部分截面圖；以及

圖5是包括微米線或納米線的光電子裝置的另一實施例的簡化的部分截面圖。

具體實施方式

為清楚起見，在各個圖中已經(jīng)以相同參考標號指代相同元件，并且此外，在電子電路的表示中，各個圖照例是未按比例的。此外，僅有助于對本描述的理解的那些元件才被示出并將被描述。特別是，光電子裝置偏置和控制手段是公知的，將不被描述。在以下描述中，除非另有指示，否則術(shù)語“基本上”、“近似”和“處于……量級”意指“在10％內(nèi)”，優(yōu)選在5％內(nèi)。

在以下描述中，提及基于至少一個第一元素和基于第二元素的化合物具有第一元素的極性和第二元素的極性，意思是該材料沿著首選方向生長，并且當按垂直于首選生長方向的平面來切割該材料時，所暴露的表面在第一元素的極性的情況下實質(zhì)上包括第一元素的原子，或者在第二元素的極性的情況下實質(zhì)上包括第二元素的原子。

本申請涉及包括三維元件(例如微米線、納米線、錐形元件或截錐形元件)的光電子裝置。在以下描述中，針對包括微米線或納米線的光電子裝置來描述實施例。然而，這樣的實施例可以針對除了微米線或納米線之外的其他三維元件而實施，例如錐形或截錐形三維元件。

術(shù)語“微米線”、“納米線”“錐形元件”或“截錐形元件”指代以下三維結(jié)構(gòu)，其具有沿著首選方向拉長的形狀、具有至少兩個在從5nm至2.5μm(優(yōu)選地從50nm至2.5μm)的范圍中的二維(被稱為次維)和大于或等于最大的次維的1倍(優(yōu)選地大于或等于5倍、更優(yōu)選地甚至大于或等于10倍)的第三維(被稱為主維)。在某些實施例中，次維可以小于或等于近似1μm，優(yōu)選地在從100nm至1μm的范圍中，更優(yōu)選地從100nm至800nm。在某些實施例中，每個微米線或納米線的高度可以大于或等于500nm，優(yōu)選地在從1μm至50μm的范圍中。

在以下描述中，術(shù)語“線”用于指“微米線”或“納米線”。優(yōu)選地，在垂直于線的首選方向的平面中穿過截面的重心的所述線的中線基本上是直線的，并在下文中被稱為線的“軸”。

在以下描述中，將在包括發(fā)光二極管的光電子裝置的情況下描述實施例。然而，應當清楚的是，這些實施例可以涉及其他應用，特別是專用于電磁輻射的檢測或測量的裝置，或者專用于光伏應用的裝置。

圖1a至圖1c示出了在制造包括如前所述的線的光電子裝置的已知方法的示例的連續(xù)步驟處得到的結(jié)構(gòu)。

(i)在襯底2上沉積介電材料的層1，并在層1上刻蝕開口4，開口4暴露了襯底2的特定部分5(圖1a)。

(ii)在開口4中生長促成線的生長的材料的籽晶6(圖1b)。

(iii)在每個籽晶6上生長線7(圖1c)。

圖2是圖1c中示出的線7中的一條的細節(jié)圖。

本發(fā)明人已示出，當之前關(guān)于圖1a至圖1c描述的方法被實施以用于形成基于第一元素和第二元素的化合物的半導體材料的線時，這會導致形成線7，其包括被具有第二元素的極性的單晶外圍層9包圍的具有第一元素的極性的單晶芯8。隨后這會導致在層9與芯8之間的界面處出現(xiàn)缺陷。

其解釋是，介電層1的存在干擾了籽晶6的形成和/或線7的生長的開始，這導致在線7從下方籽晶6生長時形成層9。

根據(jù)實施例，在線的形成之前，設(shè)置有在支撐件的應當形成籽晶(籽晶形成了線的基底)的表面上形成凸起的圖案。凸起的圖案特別地可以包括棱錐、臺階或肋條。于是支撐件表面包括通過與角或邊對應的接縫而相互連接的一系列連續(xù)的平坦的小面。角或邊可以是“凸起的”或“下凹的”。作為示例，凸起的角可以對應于糙粒(asperity)的頂部，凸起的邊可以對應于臺階凸緣(nosing)。下凹的角可以對應于凹陷的底部，下凹的邊可以對應于谷的底部。

本發(fā)明人已示出，當實施適應的生長條件時，可以基本上僅在凸起的角或邊上生長用于形成線的籽晶。因此，該線不通過被設(shè)置在覆蓋支撐件的絕緣層中的開口形成。

圖3是包括如前所述的線且能夠發(fā)射電磁輻射的光電子裝置10的實施例的簡化的部分截面圖。

裝置10在圖3中從下至上包括：

第一偏置電極12，其例如為金屬的；

支撐件14，其包括與電極12接觸的第一表面16和與第一表面16相對的第二表面18，并且包括凸起的圖案20，其在本實施例中對應于每個具有頂點22的棱錐20；

在頂點22處與支撐件14接觸的籽晶26；

半導體元件28，其在本實施例中對應于具有高度h1和軸d的線，示出了三條線28，每條線28包括與籽晶26之一接觸的摻雜有第一導電類型(例如類型n)的高度h2的下部和摻雜有第一導電類型或非有意摻雜的高度h3的上部32；

殼34，其覆蓋了每條線28的上部32的外壁，每個殼34包括覆蓋上部32的有源層36和覆蓋有源層36的與第一導電類型相反的第二導電類型的半導體層38的至少一個堆疊；

絕緣區(qū)40，其至少沿著高度h2覆蓋線28之間的表面18；以及

第二電極層42，其覆蓋殼34的半導體層38和絕緣區(qū)40。

導電層(未示出)可以覆蓋線28之間的電極層42。絕緣透明封裝層(未示出)可以覆蓋電極42。

由每條線28和關(guān)聯(lián)的殼34形成的組件形成了發(fā)光二極管led。當在襯底14上形成多個發(fā)光二極管led時，它們可以串聯(lián)和/或并聯(lián)連接并且形成發(fā)光二極管的組件。該組件可以包括從數(shù)個發(fā)光二極管led到數(shù)千發(fā)光二極管led。

支撐件14可以是單塊結(jié)構(gòu)或者可以包括在襯底上的一層的、兩層的或多層的堆疊。在圖3所示的實施例中，支撐件14包括可以被能夠促成籽晶26生長的籽晶層25覆蓋的襯底24。襯底24可以是半導體襯底，例如由硅、由鍺、由碳化硅、由iii-v化合物(比如gan或gaas)制成的襯底，或者zno襯底。優(yōu)選地，襯底24是單晶硅襯底。優(yōu)選地，其為與在微電子學中實施的制造方法兼容的半導體襯底。襯底24可以對應于絕緣體上硅類型(也稱為soi)的多層結(jié)構(gòu)。襯底24可以由例如藍寶石的絕緣材料制成。當支撐件14的結(jié)構(gòu)不使電流能夠在表面16與18之間流動時，電極12可以形成在襯底24的表面18的這一側(cè)上。襯底24可以是重度摻雜的、輕度摻雜的、或未摻雜的。

籽晶層25由促使籽晶26生長的材料制成。作為示例，形成籽晶層25的材料可以是來自元素周期表的列iv、v或vi的過渡金屬的氮化物、碳化物或硼化物，或者是這些化合物的組合。作為示例，籽晶層25可以由氮化鋁(aln)、由氧化鋁(al2o3)、由硼(b)、由氮化硼(bn)、由鈦(ti)、由氮化鈦(tin)、由鉭(ta)、由氮化鉭(tan)、由鉿(hf)、由氮化鉿(hfn)、由鈮(nb)、由氮化鈮(nbn)、由鋯(zr)、由硼化鋯(zrb2)、由氮化鋯(zrn)、由碳化硅(sic)、由碳氮化鉭(tacn)、由mgxny形式的氮化鎂(其中x近似等于3，y近似等于2，例如mg3n2形式的氮化鎂)來制成。籽晶層25可以采用與襯底24相同的導電類型來摻雜。籽晶層25的厚度例如在從1至100納米的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在從10至30納米的范圍內(nèi)。

當籽晶層25由氮化鋁制成時，其可以是具有實質(zhì)紋理的并具有首選極性。籽晶層25的紋理可以通過在沉積籽晶層25之后執(zhí)行的附加處理而得到。其例如是在氨流(nh3)下的退火。在主要由gan制成的線20的情況下，籽晶層25可以利用n極性來促使gan的生長。

籽晶26和半導體元件28主要由從包括以下的組中選擇的至少一種半導體材料形成：iii-v化合物、ii-vi化合物、或者iv族半導體或化合物。

籽晶26和半導體元件28可以至少部分地由主要包括iii-v化合物(例如iii-n化合物)的半導體材料制成。iii族元素的示例包括鎵(ga)、銦(in)或鋁(al)。iii-n化合物的示例為gan、aln、inn、ingan、algan或alingan。還可以使用其他v族元素，例如磷或砷。通常，iii-v化合物中的元素可以按不同的摩爾分數(shù)進行組合。

籽晶26和半導體元件28可以至少部分地由主要包括ii-vi化合物的半導體材料制成。ii族元素的示例包括iia族元素(特別是鈹(be)和鎂(mg))和iib族元素(特別是鋅(zn)、鎘(cd)和汞(hg))。vi族元素的示例包括via族元素，特別是氧(o)和碲(te)。ii-vi化合物的示例為zno、znmgo、cdzno、cdznmgo、cdhgte、cdte、或hgte。通常，ii-vi化合物中的元素可以按不同的摩爾分數(shù)進行組合。

籽晶26和半導體元件28可以至少部分地由主要包括至少一個iv族化合物的半導體材料制成。iv族半導體材料的示例為硅(si)、碳(c)、鍺(ge)、碳化硅合金(sic)、鍺化硅合金(sige)或碳化鍺合金(gec)。

半導體元件28還可以包括摻雜劑。作為針對iii-v化合物的示例，摻雜劑可以選自包括以下的組：p型ii族摻雜劑，例如鎂(mg)、鋅(zn)、鎘(cd)或汞(hg)；p型iv族摻雜劑，例如碳(c)；或者n型iv族摻雜劑，例如硅(si)、鍺(ge)、硒(se)、硫(s)、鋱(tb)或錫(sn)。

每個籽晶26具有納米范圍的平均大小，即，每個籽晶26的體積被包括在直徑處于從1nm至100nm的范圍中的球體內(nèi)。籽晶26不在接縫之間的小面上延伸。這表明每個籽晶26僅覆蓋單個接縫并且不存在覆蓋兩個接縫或多于兩個接縫的籽晶。

每個籽晶26可以對應于單晶體。根據(jù)形成籽晶26的材料和形成襯底24或使籽晶停留其上的籽晶層25的材料的性質(zhì)，每個籽晶26或者它們中的至少一些可以對應于量子點。量子點是納米范圍尺寸的半導體結(jié)構(gòu)。其表現(xiàn)為將三維空間中的電子和空穴約束在半導體材料中的具有電子波長量級的大小(即數(shù)十納米)的區(qū)域中的勢阱。

當光電子裝置10的三維半導體元件28對應于線時，高度h1可以處在從250nm至50μm的范圍內(nèi)。每條線28可以具有沿著軸d拉長的半導體結(jié)構(gòu)。線28的軸d可以基本上是平行的。每條線28可以具有圓柱形大致形狀，其基底例如具有卵形、圓形或多邊形形狀，特別是三角形、矩形、正方形或六邊形。兩條相鄰的線28的軸可以相距從0.5μm至10μm，并且優(yōu)選地從1.5μm至5μm。作為示例，線28可以規(guī)則地分布，特別是按六邊形網(wǎng)絡分布。

根據(jù)實施例，每條線的下部30主要由iii-n化合物制成，例如，摻雜有第一導電類型的(例如n型摻雜的)氮化鎵。n型摻雜劑可以是硅。下部30的高度h2可以在從500nm至25μm的范圍內(nèi)。

根據(jù)實施例，每條線的上部32例如至少部分地由iii-n化合物制成，例如氮化鎵。部分32可以按第一導電類型(例如類型n)來摻雜，或者沒有進行有意摻雜。上部32的高度h3可以在從500nm至25μm的范圍內(nèi)。

在線28主要由gan制成的情況下，線的晶體結(jié)構(gòu)可以是纖鋅礦型，線沿著晶體學方向c延伸。

有源層36是從其發(fā)射由裝置10提供的大部分輻射的層。有源層36可以包括約束裝置。作為示例，有源層36可以包括單個量子阱。然后其包括與形成上部32和層38的半導體材料不同的并且具有比形成上部32和層38的材料的帶隙小的帶隙的半導體材料。有源區(qū)36可以包括多個量子阱。然后其包括形成量子阱與勢壘層的交替的半導體層的堆疊。

半導體層38可以包括多個層的堆疊，尤其包括：

-覆蓋有源層36的電子勢壘層；

-中間層，其具有與下部30相反的導電類型并且覆蓋電子勢壘層；以及

-覆蓋中間層且被電極42覆蓋的連接層。

電子勢壘層可以由與有源層和中間層接觸以在有源層中提供良好的電載流子分布的三元合金(例如氮化鋁鎵(algan)或氮化鋁銦(alinn))形成。

(例如p型摻雜的)中間層可以對應于半導體層或?qū)诎雽w層的堆疊，并且使得能夠形成p-n或p-i-n結(jié)，有源層36位于p型中間層與p-n或p-i-n結(jié)的線28的n型部分32之間。

接合層可以對應于半導體層或?qū)诎雽w層的堆疊，并且使得能夠在中間層與電極42之間形成歐姆接觸。作為示例，接合層可以是采用與下部30相反的摻雜類型進行的非常重的摻雜，直到(多個)半導體層退化為止，例如，以大于或等于10²⁰atoms/cm³的濃度進行p型摻雜。

絕緣區(qū)40可以由介電材料制成，例如由氧化硅(sio2)、由氮化硅(sixny，其中x近似等于3，y近似等于4，例如si3n4)、由氮氧化硅(特別地，通用分子式sioxny，例如si2on2)、由氧化鉿(hfo2)、或由金剛石制成。作為示例，絕緣區(qū)40的厚度處在從500nm至25μm的范圍內(nèi)。絕緣區(qū)40可以具有單層結(jié)構(gòu)，或者可以對應于兩個層的或多于兩個層的堆疊。

電極42能夠?qū)Ω采w每條半導體線28的有源層36進行偏置，并且讓由發(fā)光二極管led發(fā)射的電磁輻射通過。形成電極42的材料可以是透明導電材料，比如氧化銦錫(ito)、氧化鋅(摻雜或未摻雜鋁或鎵)、或石墨烯。作為示例，電極層42具有從5nm至200nm(優(yōu)選地從20nm至50nm)的范圍中的厚度。

當在電極12與42之間施加電壓時，通過有源層36發(fā)射光輻射。有利的是，棱錐20的小面可以起到反射表面的作用，并且改善由有源層向襯底24、向光電子裝置10的外部發(fā)射的光的反射。

生長籽晶26和/或線28的方法可以是諸如化學氣相沉積(cvd)或金屬有機化學氣相沉積(mocvd)(也被稱為金屬有機氣相外延(movpe))之類的方法。然而，還可以使用諸如分子束外延(mbe)、氣態(tài)源mbe(gsmbe)、金屬有機mbe(mombe)、等離子體輔助mbe(pambe)、原子層外延(ale)或氫化物氣相外延(hvpe)之類的方法。

作為示例，該方法可以包括向反應器中注入iii族元素的前體和v族元素的前體。iii族元素的前體的示例為三甲基鎵(tmga)、三乙基鎵(tega)、三甲基銦(tmin)、或三甲基鋁(tmal)。v族元素的前體的示例為氨(nh3)、叔丁基磷(tbp)、砷化氫(ash3)、或偏二甲肼(udmh)。稱v/iii為v族元素的前體的氣流與iii組元素的前體的氣流之比。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，在iii-v化合物的線28的生長(特別是對于下部30的生長)的階段中，除了iii-v化合物的前體外還添加了附加元素的前體。附加元素的前體的存在導致附加元素結(jié)合到iii-v化合物中以對該iii-v化合物進行摻雜，但也導致在iii-v化合物的生長晶體的側(cè)面上形成主要由附加元素和v族元素制成的介電材料的層。附加元素可以為硅(si)。硅的前體的示例為硅烷(sih4)。這使得能夠摻雜n型線。這還可以導致在線的側(cè)壁上形成可能具有化學計量形式si3n4的氮化硅sin的介電層。則得到的si3n4介電層的厚度通常小于10nm。

表面18是不平坦的或粗糙的，即，其具有糙粒。在圖3中，表面18包括棱錐形的糙粒20。通常，表面18包括通過與凸起的或下凹的角或邊對應的接縫而相互連接的一系列連續(xù)小面。在圖3所示的實施例中，小面對應于棱錐20的表面，凸起的角對應于棱錐20的頂點22，下凹的邊對應于位于棱錐20的基底處的邊并且對于相鄰的棱錐是共同的。

本發(fā)明人已示出，當表面18的粗糙度具有特定特性并且用于下文所述的籽晶26的特定生長條件時，籽晶首先主要或甚至完全形成在表面18的一些接縫上，優(yōu)選地在凸起的角上，并且，如果不存在凸起的角，則形成在凸起的邊上。于是，邊或角22形成了用于籽晶26的首選生長地點。籽晶26本身形成用于線28的生長面。其解釋可能是，當形成籽晶26的材料的原子在籽晶26的生長期間沉積在表面18上時，這些原子傾向于首先積累在凸起的角的水平處，或者在沒有凸起的角的情況下首先積累在凸起的邊的水平處，在凸起的邊的水平處，這些位置是籽晶26的生長可能需要更少能量的位置。

根據(jù)實施例，垂直于軸d測量的處在兩個相鄰的凸起的角22(或者在沒有凸起的角的情況下，在兩個相鄰的凸起的邊)之間的距離d1大于形成籽晶26的材料的原子的擴散長度。擴散長度具體地取決于表面18的幾何形狀、其粗糙度、形成籽晶26的材料、和籽晶26的生長條件。作為示例，當籽晶26由gan制成時，當襯底24由si制成并且糙粒20對應于棱錐時，兩個相鄰頂點22之間的距離d1處在從1μm至10μm的范圍內(nèi)。

根據(jù)實施例，平行于軸d測量的處在凸起的角22與相鄰的凸起的邊或角22(或者在沒有凸起的角的情況下，在凸起的邊與相鄰的下凹的邊或角22)之間的距離d2大于形成籽晶26的材料的原子的擴散長度。作為示例，當籽晶由gan制成時，當襯底14由si制成并且糙粒20對應于棱錐時，棱錐20的頂點22與基底之間的距離d2處在從1μm至10μm的范圍內(nèi)。

根據(jù)實施例，在籽晶26的生長通過mocvd實現(xiàn)的情況下，v/iii比小于500，優(yōu)選地小于50。

修改形成籽晶26的材料的擴散長度的主要參數(shù)是在籽晶生長期間在反應器中的溫度。根據(jù)實施例，在籽晶26的生長通過mocvd實現(xiàn)的情況下，生長反應器中的溫度處在從900至1,100℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選地從950至1,050℃。

圖4a至圖4g是在制造圖3所示的標號10的光電子裝置的方法的另一實施例的連續(xù)步驟處得到的結(jié)構(gòu)的簡化的部分截面圖。

圖4a示出在將形成了刻蝕掩模且包括開口54(其暴露了襯底24的表面50的一些部分)的層52沉積在襯底24的平坦表面50上之后得到的結(jié)構(gòu)。襯底24例如具有初始400μm的厚度。層52例如對應于鈦(ti)的、氮化鈦(tin)的、氮化硅(si3n4)的、或二氧化硅(si2o)的層。

根據(jù)實施例，層52被沉積在整個表面50上，并且通過刻蝕在層52中形成開口54。根據(jù)另一實施例，特別是當該層由氮化硅(sixny)制成時，該層的沉積條件可以被適應成使得在層52的沉積期間隨機地形成開口54。

根據(jù)另一實施例，形成層52的方法包括在襯底24的整個表面50上沉積樹脂層52，并且通過納米壓印光刻在樹脂層52中形成開口54。納米壓印光刻是將覆蓋有納米范圍的圖案的戳施加到樹脂層52上的刻蝕方法。隨后，例如在熱的影響或暴露于紫外射線的影響下，樹脂層52被硬化，硬化的樹脂層52保持從戳印制而來的圖案。隨后，例如通過干法刻蝕來去除在印制的圖案的底部處的殘留樹脂部分，以得到開口54。

圖4b示出在已通過層52刻蝕了襯底24以形成包括凸起的圖案的表面56之后并且在已去除層52之后得到的結(jié)構(gòu)。凸起的圖案可以對應于棱錐。當籽晶層25不存在時，表面56對應于之前所述的表面18。當必須沉積籽晶層25時，表面56具有與期望表面18相同的形狀。

要使用的刻蝕類型取決于形成襯底24的(多個)材料。根據(jù)實施例，在要刻蝕的襯底24的部分由硅制成的情況下，襯底24的刻蝕可以是使用氫氧化鉀(koh)的或四乙基氫氧化銨(tmah)的水溶液的各向異性濕法刻蝕。在該情況下，襯底24的表面50可以是(001)表面，并且在刻蝕之后得到的表面56可以由(111)平面形成。根據(jù)實施例，特別是在要刻蝕的襯底24的部分由si、由藍寶石、由sic、由gan、或由aln制成的情況下，襯底24的刻蝕可以是定向干法刻蝕，例如涉及等離子體。在要刻蝕的襯底24的部分由n極性的gan或由n極性的aln制成的情況下，襯底24的刻蝕可以是使用氫氧化鉀(koh)的水溶液的各向異性濕法刻蝕。

圖4c示出在促使籽晶26生長的層25的可能沉積之后得到的結(jié)構(gòu)。籽晶層25可以通過共形沉積例如通過mocvd或通過pvd來沉積。

圖4d示出在籽晶層25上在棱錐20的頂點22處形成籽晶26之后得到的結(jié)構(gòu)。作為示例，在籽晶26由gan制成的情況下，可以通過將鎵前體氣體(例如三甲基鎵(tmga))和氮前體氣體(例如氨(nh3))注入到噴淋式mocvd反應器中來實施mocvd類型的方法。作為示例，可以使用由aixtron商業(yè)化的噴頭式3x2"mocvd反應器。小于50(例如，在從5至50的范圍中)的v/iii比使得能夠促使籽晶26生長。反應器中的壓力例如處于從100mbar(100hpa)至800mbar(800hpa)的范圍內(nèi)。反應器中的溫度例如處于從900℃至1,100℃的范圍內(nèi)。

圖4e示出在已生長了線28的下部30之后得到的結(jié)構(gòu)。根據(jù)實施例，除了向其他前體氣體添加了例如硅烷(sih4)的硅前體這一事實外，用于籽晶26的生長的mocvd的前述操作條件均被維持。前體氣體當中硅烷的存在導致了硅在gan化合物中的結(jié)合。因此得到n型摻雜的下部30。這進一步導致形成氮化硅層(未示出)，其隨著下部30的生長而覆蓋每個下部30的外圍(除頂部以外)。

圖4f示出在已生長了線28的上部32之后得到的結(jié)構(gòu)。根據(jù)實施例，作為示例，mocvd反應器的前述操作條件被維持，只除了反應器中的硅烷流被降低例如大于或等于10倍或被停止。即使在硅烷流被停止時，上部32也可以由于源自相鄰鈍化部分的摻雜劑在該活性部分中的擴散或者由于gan的殘留摻雜而被n型摻雜。

圖4g示出在已生長了覆蓋線28的上部32的殼34之后得到的結(jié)構(gòu)。形成殼34的層可以通過外延形成。假設(shè)存在對每條線28的下部30的外圍進行覆蓋的氮化硅層，形成殼34的層的沉積僅發(fā)生在每條線28的上部32上。

制造光電子裝置10的方法的實施例的接下來的步驟包括形成絕緣區(qū)40以及形成電極42和12。該方法可以包括在形成電極12之前減薄襯底14的步驟。

圖5是包括如前文所述的線28的并且能夠發(fā)射電磁輻射的光電子裝置60的實施例的簡化的部分截面圖。光電子裝置60包括之前關(guān)于圖3描述的光電子裝置10的所有元件，只除了光電子裝置10的棱錐形圖案20被凸起的臺階形圖案62替代以外。此外，在圖5中，籽晶層25未被示出。之前所述的距離d1對應于垂直于軸d的處于兩個連續(xù)凸緣之間的距離，并且之前所述的距離d2對應于平行于軸d測量的臺階高度。當實施前述生長條件時，臺階62的凸緣64形成了用于籽晶26的首選生長地點。特別地可以通過干法刻蝕和/或通過使用定位不正(misoriented)的襯底來得到凸起的臺階形圖案62。

已經(jīng)描述了具體實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會想到各種改變和修改。特別地，盡管已經(jīng)針對具有徑向結(jié)構(gòu)的光電子裝置(其中有源層36覆蓋相關(guān)的線28的上部32的側(cè)壁且有可能覆蓋其頂壁)來描述了前述實施例，然而光電子裝置可以具有軸向結(jié)構(gòu)，其中有源層僅與線成直線地形成，即僅在線的頂壁上形成。