[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，特别涉及一种具有内部电性连接层的半导体装置。

背景技术

为了提升发光二极管（LED）的发光效率，方法之一是使用隧道结（tunnel junction）将两个或多个发光二极管迭加起来。迭加发光二极管较单一发光二极管放射更多的光线，因而可提高亮度。使用隧道结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，迭加发光二极管较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。

传统形成隧道结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“含有隧道结的发光装置（Light Emitting Devices Including Tunnel Junctions）”。由于隧穿距离通常很短，因此，使用重掺杂技术较难达到所要的隧道结。再者，重掺杂也可能影响到邻近层级的掺杂浓度。

传统形成隧道结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“极化场增强之隧穿结构（Polarization Field Enhanced Tunnel Structures）”。此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，用以解决上述的问题。

发明内容

鉴于上述，本发明实施例的目的之一在于提出一种半导体装置，其具有内部电性连接层，可提升半导体装置的操作效率。

根据本发明实施例，半导体装置包含p型掺杂层、n型掺杂层及内部电性连接层，其中内部电性连接层位于p型掺杂层与n型掺杂层之间，由此电性耦合p型掺杂层与n型掺杂层。在一个实施例中，内部电性连接层包含四族元素与氮元素，且四族元素与氮元素的原子数占上述内部电性连接层总原子数百分比的50%以上。在另一个实施例中，内部电性连接层包含碳元素，且碳元素的掺杂浓度大于10¹⁷原子/立方厘米。在又一个实施例中，内部电性连接层的形成温度小于p型掺杂层的形成温度及n型掺杂层的形成温度。

其中所述p型掺杂层与所述n型掺杂层反向导通时的反向电压降小于或等于1伏特。

其中所述内部电性连接层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于10¹⁷原子/立方厘米。

其中所述p型掺杂层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于10¹⁷原子/立方厘米。

其中所述n型掺杂层还包含碳元素，该碳元素的掺杂浓度大于10¹⁷原子/立方厘米。

其中所述内部电性连接层还包含镁元素，该镁元素的掺杂浓度大于10¹⁷原子/立方厘米。

其中所述内部电性连接层不包含三族元素。

其中所述内部电性连接层的厚度小于或等于100纳米。

其中所述p型掺杂层的p掺杂浓度范围为10¹⁸-10²¹原子/立方厘米。

其中所述n型掺杂层的n掺杂浓度范围为10¹⁸-10²¹原子/立方厘米。

其中所述半导体装置包含两个或两个以上半导体组件，所述p型掺杂层位于其中一个该半导体组件，所述n型掺杂层位于另一个所述半导体组件，所述内部电性连接层位于所述两个半导体组件之间，由此电性耦合所述两个半导体组件，且所述p型掺杂层与所述n型掺杂层包含三族元素的氮化物。

其中所述半导体组件为发光二极管、光检测器、太阳能电池、晶体管、二极管或激光二极管。

其中所述内部电性连接层为非连续层。

其中所述内部电性连接层为非单晶结构。

其中所述内部电性连接层为缺陷诱导内部电性连接层。

其中所述缺陷诱导内部电性连接层提供一个第一缺陷密度，所述缺陷诱导内部电性连接层的成长面具有一个第二缺陷密度，该第一缺陷密度为该第二缺陷密度的5倍以上，且所述缺陷诱导内部电性连接层的厚度小于或等于100纳米。