DE102013200507A1

DE102013200507A1 - Optoelectronic semiconductor component

Info

Publication number: DE102013200507A1
Application number: DE201310200507
Authority: DE
Inventors: Thomas Lehnhardt; Marcus Eichfelder; Jürgen Off; Berthold Hahn; Joachim Hertkorn
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-01-15
Filing date: 2013-01-15
Publication date: 2014-07-17
Also published as: WO2014111386A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauelement mit einer aktiven Zone zur Erzeugung von Licht, wobei die aktive Zone wenigstens eine erste Schicht mit In aufweist, wobei die erste Schicht an eine zweite Schicht grenzt, wobei im Grenzbereich zwischen der ersten und der zweiten Schicht eine Submonolage einer Zwischenschicht mit Aluminium vorgesehen ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauelements.The invention relates to an optoelectronic semiconductor component having an active zone for generating light, the active zone having at least one first layer with In, the first layer being adjacent to a second layer, wherein a submonolayer of a first layer in the boundary region between the first and the second layer Intermediate layer is provided with aluminum. In addition, the invention relates to a method for producing an optoelectronic semiconductor component.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauelementes gemäß Patentanspruch 13. The invention relates to an optoelectronic semiconductor component according to patent claim 1 and to a method for producing an optoelectronic semiconductor component according to patent claim 13.

Aus der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2012 104 671.9 ist ein Verfahren zur Herstellung einer aktiven Zone für einen optoelektronischen Halbleiterchip und ein optoelektronischer Halbleiterchip bekannt. Die aktive Zone für den optoelektronischen Halbleiterchip wird mit folgenden Schritten hergestellt: Wachsen einer vierten Barriereschicht, basierend auf AlInGaN, wobei ein Indiumgehalt entlang einer Wachstumsrichtung zunimmt, wachsen einer Quantentopfschicht auf der vierten Barriereschicht, wobei die Quantentopfschicht auf InGaN basiert, wachsen in einer ersten Barriereschicht basieren auf AlInGaN auf die Quantentopfschicht, wobei der Indiumgehalt entlang der Wachstumsrichtung abnimmt, wachsen einer auf GaN basierenden zweiten Barriereschicht auf die erste Barriereschicht, und wachsen einer auf GaN basierenden dritten Barriereschicht auf die zweite Barriereschicht, wobei die dritte Barriereschicht unter Zugabe von Wasserstoffgas gewachsen wird. From the non-prepublished patent application with the file number DE 10 2012 104 671.9 For example, a method for producing an active zone for an optoelectronic semiconductor chip and an optoelectronic semiconductor chip is known. The active region for the optoelectronic semiconductor chip is fabricated by the following steps: growing a fourth barrier layer based on AlInGaN, wherein an indium content increases along a growth direction, growing a quantum well layer on the fourth barrier layer, the quantum well layer based on InGaN growing in a first barrier layer are based on AlInGaN on the quantum well layer with the indium content decreasing along the growth direction, growing a GaN-based second barrier layer on the first barrier layer, and growing a GaN-based third barrier layer on the second barrier layer, wherein the third barrier layer is grown with the addition of hydrogen gas ,

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung des optoelektronischen Bauelements bereitzustellen. The object of the invention is to provide an improved optoelectronic semiconductor component and an improved method for producing the optoelectronic component.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch das optoelektronische Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The object of the invention is achieved by the optoelectronic semiconductor component according to claim 1 and by the method according to claim 13. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Das Halbleiterbauelement weist den Vorteil auf, dass die aktive Zone gegenüber hohen Temperatureinflüssen, die beispielsweise bei der Herstellung auftreten, weniger empfindlich ist. Insbesondere ist die aktive Zone, die Indium aufweist, gegen eine Temperatur von über 200 °C weniger empfindlich, d. h. es treten im Wesentlichen keine elektrischen und/oder optischen Verschlechterungen der Funktion der aktiven Zone auf. Durch das beschriebene Halbleiterbauelement ist es möglich, Indium in einer hohen Konzentration in der aktiven Zone zu binden. Zudem können die Dicken der Schichten mit dem hohen Indiumgehalt relativ groß ausgebildet sein. Weiterhin können relativ dünne Barriereschichten verwendet werden. Zudem kann das Aufwachsen der Halbleiterschicht, insbesondere das Aufwachsen der P-Seite der Halbleiterschicht mit hohen Temperaturen durchgeführt werden. Dadurch wird ein optoelektronisches Halbleiterelement bereitgestellt, das in Bezug auf Hochstromlinearität, die Vorwärtsspannung oder die Helligkeit sehr gute Eigenschaften aufweist. The semiconductor device has the advantage that the active zone is less sensitive to high temperature influences, which occur, for example, in the production. In particular, the active zone comprising indium is less sensitive to a temperature above 200 ° C, i. H. there are essentially no electrical and / or optical degradations of the function of the active zone. The semiconductor device described makes it possible to bind indium in a high concentration in the active zone. In addition, the thicknesses of the high indium content layers may be made relatively large. Furthermore, relatively thin barrier layers can be used. In addition, the growth of the semiconductor layer, in particular the growth of the P-side of the semiconductor layer can be carried out at high temperatures. This provides an opto-electronic semiconductor element having very good characteristics in terms of high-current linearity, forward voltage, or brightness.

Die beschriebenen Vorteile werden dadurch erreicht, dass im Grenzbereich wenigstens einer Grenzschicht zwischen einer Indium haltigen Schicht, insbesondere einer Indium-Gallium-Nitridschicht und einer angrenzenden Schicht eine Submonolage einer Zwischenschicht mit Aluminium vorgesehen ist. Versuche haben gezeigt, dass das Einbringen einer Submonolage der Zwischenschicht mit Aluminium beispielsweise bei gleichzeitigem Einbringen von Gallium-Nitrid und/oder von Indium-Gallium-Nitrid an der Grenzfläche zur indiumhaltigen Schicht der aktiven Zone zu einer Stabilisierung der indiumhaltigen Schicht gegen eine Zersetzung oder Clusterbildung des Indiums bei hohen Temperaturen erreicht wird. Dies kann beispielsweise durch ein kurzzeitiges Aufschalten eines Aluminiumkanals bei einer CVD-Anlage, insbesondere bei einer MOVPE-Anlage erfolgen. Die Pulszeiten für das Aufschalten des Aluminiumkanals können im Bereich von einer, zwei oder auch bis zu zehn Sekunden liegen. Mit Hilfe der stabilisierten Indium haltigen Schichten steht ein wesentlich größeres Prozessfenster für den Indiumgehalt im Quantentopf zur Verfügung. Beispielsweise kann dadurch eine aktive Zone hergestellt werden, die ein Licht mit einer Wellenlänge > 455 nm erzeugt. Zudem ist es, wie bereits ausgeführt, nicht mehr erforderlich, die Herstellung der p-Seite der pn-Schicht bei für die elektrischen Eigenschaften ungünstigen niedrigen Temperaturen durchzuführen. Die Stabilisierung des Indiums führt zu einer Stabilisierung der Kleinstromeigenschaften, insbesondere in Abhängigkeit von der Messtemperatur. The advantages described are achieved by providing a sub-monolayer of an intermediate layer with aluminum in the boundary region of at least one boundary layer between an indium-containing layer, in particular an indium-gallium nitride layer and an adjacent layer. Experiments have shown that incorporation of a sub-monolayer of the intermediate layer with aluminum, for example, with simultaneous introduction of gallium nitride and / or indium gallium nitride at the interface to the indium-containing layer of the active zone to stabilize the indium-containing layer against decomposition or clustering of indium at high temperatures. This can be done, for example, by briefly connecting an aluminum channel in a CVD system, in particular in an MOVPE system. The pulse times for connecting the aluminum channel can be in the range of one, two or even up to ten seconds. With the help of the stabilized indium-containing layers, a much larger process window for the indium content in the quantum well is available. For example, this can be used to produce an active zone which generates a light with a wavelength> 455 nm. In addition, as already stated, it is no longer necessary to carry out the production of the p-side of the pn layer at low temperatures which are unfavorable for the electrical properties. The stabilization of the indium leads to a stabilization of the low-current properties, in particular as a function of the measurement temperature.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Zwischenschicht auf beiden Seiten der InGaN Schicht aufgebracht werden. Depending on the chosen embodiment, the intermediate layer can be applied on both sides of the InGaN layer.

In einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Schicht Galliumnitrid aufweisen, insbesondere als InGaN-Schicht ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann zur Ausbildung der Zwischenschicht das Aluminium in einer Galliumnitridschicht und/oder in einer Indium-Gallium-Nitridschicht eingebracht sein. In a further embodiment, the second layer may comprise gallium nitride, in particular be formed as InGaN layer. Depending on the embodiment selected, the aluminum may be incorporated in a gallium nitride layer and / or in an indium-gallium nitride layer to form the intermediate layer.

Die Zwischenschicht kann auch bei einer Schichtstruktur verwendet werden, bei der die aktive Zone eine Indium-Gallium-Nitridschicht mit einer hohen Indiumkonzentration aufweist, die an eine Indium-Gallium-Nitridschicht mit einer niedrigeren Indiumkonzentration angrenzt. Beispielsweise kann die Indiumkonzentration bei der niedrigen Konzentration im Bereich von 1% bis 10% oder mehr liegen. Weiterhin kann die Indiumkonzentration bei der hohen Konzentration im Bereich von 12% bis 35% liegen. The interlayer may also be used in a layered structure in which the active region has an indium-gallium nitride layer with a high indium concentration adjacent to an indium-gallium nitride layer having a lower indium concentration. For example, at the low concentration, the indium concentration may range from 1% to 10% or more. Furthermore, the indium concentration at the high concentration may range from 12% to 35%.

Die beschriebenen Vorteile ergeben sich auch insbesondere bei einer Schichtanordnung, bei der eine GaN-Schicht auf beiden Seiten eine Struktur mit einer InGaN-Barriere, einem InGaN-Quantentopf und einer InGaN-Barriere einfasst. In dieser Anordnung kann abhängig von der gewählten Ausführungsform wenigstens an einer Grenzschicht zwischen den verschiedenen Schichten eine Zwischenschicht mit einer Submonolage der Zwischenschicht mit Aluminium eingebracht werden. The described advantages also result in particular in a layer arrangement in which a GaN layer on both sides encloses a structure with an InGaN barrier, an InGaN quantum well and an InGaN barrier. In this arrangement, depending on the chosen embodiment, at least at one boundary layer between the different layers, an intermediate layer with a submonolayer of the intermediate layer with aluminum can be introduced.

In einer Ausführungsform dürfte bei einer einfachen Ausführung bereits das Vorsehen der Zwischenschicht zwischen der GaN Barriere und der InGaN Barriere für eine Verbesserung der Eigenschaften der aktiven Zone ausreichen. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann jedoch auch zwischen der InGaN Barriere und der InGaN Schicht, d. h. dem Quantentopf eine Zwischenschicht mit Aluminium in einer Submonolage ausgebildet werden. Je mehr Grenzbereiche eine Zwischenschicht aus Aluminium in einer Submonolage aufweist, umso stabiler wird die aktive Zone gegenüber einem hohen Temperatureinfluss. In one embodiment, in a simple embodiment, the provision of the interlayer between the GaN barrier and the InGaN barrier may already be sufficient to improve the properties of the active zone. However, depending on the embodiment chosen, it is also possible to distinguish between the InGaN barrier and the InGaN layer, i. H. the quantum well an intermediate layer can be formed with aluminum in a submonolayer. The more border areas an intermediate layer of aluminum has in a submonolayer, the more stable the active zone becomes compared to a high temperature influence.

Versuche haben gezeigt, dass die Ergebnisse mit einer 0,1% bis 90% Monolage der Zwischenschicht in Form von AlGaN und/oder AlInGaN erreicht wird. Beispielsweise werden gute Ergebnisse mit einer halben Monolage von Al_xGa_1-xN und/oder Al_xIn_yGa_1-x-yN als Zwischenschicht erreicht. Versuche haben gezeigt, dass eine gute Epistruktur für eine Konzentration der Aluminiumatome im Bereich zwischen 20% und 70% der Zwischenschicht, insbesondere im Bereich zwischen 40% und 60% der Zwischenschicht erreicht wird. Die Konzentration von In kann beispielsweise zwischen 0% und 14% liegen. Experiments have shown that the results are achieved with a 0.1% to 90% monolayer of the intermediate layer in the form of AlGaN and / or AlInGaN. For example, good results are achieved with a half monolayer of Al _x Ga _1-x N and / or Al _x In _y Ga _1-xy N as the intermediate layer. Experiments have shown that a good epistemic structure is achieved for a concentration of the aluminum atoms in the range between 20% and 70% of the intermediate layer, in particular in the range between 40% and 60% of the intermediate layer. For example, the concentration of In may be between 0% and 14%.

Durch das Vorsehen der Zwischenschicht wird einer Segregation von Indium entgegengewirkt. Insbesonders bei kleinen Chipgrößen wird beispielsweise eine Reduzierung der Ausfälle und/oder eine Erhöhung einer Vorwärtsspannung bei kleinen Strömen erreicht. By providing the intermediate layer, segregation of indium is counteracted. Especially with small chip sizes, for example, a reduction of the failures and / or an increase of a forward voltage at low currents is achieved.

Die aktive Zone des optoelektronischen Halbleiterelements wird beispielsweise mit einem Sputterverfahren oder einem CVD-Verfahren, insbesondere mit einem MOVPE-Verfahren hergestellt. Entsprechend der gewünschten Lage der Zwischenschicht mit Aluminium wird entsprechend ein Aluminiumkanal für das CVD-Verfahren kurzzeitig aufgeschaltet. Zusätzlich zum Aluminium werden zur Ausbildung der Zwischenschicht die Precursoren der CVD-Anlage zugeführt, die zur Ausbildung der ersten Schicht nötig wird, in der das Indium angeordnet ist. Zudem können auch aufgrund der gewählten Ausführungsform auch die Precursoren der zweiten Schicht zur Ausbildung der Zwischenschicht mit dem Aluminium der CVD-Anlage zugeführt werden. The active region of the optoelectronic semiconductor element is produced, for example, by a sputtering method or a CVD method, in particular by an MOVPE method. According to the desired position of the intermediate layer with aluminum, an aluminum channel for the CVD method is correspondingly switched on for a short time. In addition to the aluminum, the precursors of the CVD system are supplied to form the intermediate layer, which is necessary for the formation of the first layer in which the indium is arranged. In addition, due to the selected embodiment, the precursors of the second layer can also be fed to the aluminum of the CVD system for forming the intermediate layer.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments which will be described in connection with the drawings

1 eine schematische Darstellung einer Schichtstruktur eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, 1 a schematic representation of a layer structure of an optoelectronic semiconductor device,

2 eine Ausführungsform eines Abschnittes einer Schichtstruktur eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, und 2 an embodiment of a portion of a layer structure of an optoelectronic semiconductor device, and

3 einen Ausschnitt aus einer weiteren Schichtstruktur einer aktiven Zone eines optoelektronischen Halbleiterbauelements zeigt. 3 shows a section of a further layer structure of an active zone of an optoelectronic semiconductor component.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Beispiel für eine Schichtstruktur 1 eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, das beispielsweise in Form einer LED oder eines Halbleiterlasers ausgebildet ist. Eine Aufwachsrichtung z der Schichtstruktur ist mit einem Pfeil schematisch angegeben. Die Schichtstruktur 1 weist einen Träger 2 auf, der beispielsweise in Form eines Substrats ausgebildet ist. Das Substrat kann beispielsweise aus Saphir ausgebildet sein. Auf dem Träger 2 ist beispielsweise eine undotierte Bufferschicht 20 aufgebracht, die GaN aufweist und eine Dicke von 1 m aufweisen kann. Auf der Bufferschicht 20 ist eine erste Schicht 3 aufgebracht. Die erste Schicht 3 kann in Form einer negativ dotierten Halbleiterschicht, beispielsweise als GaN-Schicht oder als (Al)GaN-Schicht mit einer Siliziumdotierung ausgebildet sein. Die erste Schicht 3 kann eine Bufferschicht darstellen und eine Dicke von 4 m aufweisen. Auf der ersten Schicht 3 ist eine zweite Schicht 4 aufgebracht. Die zweite Schicht 4 kann eine niedrig n-dotierte GaN-Schicht, insbesondere eine InGaN-Schicht darstellen. Zur Dotierung kann ebenfalls Silizium verwendet werden. Die zweite Schicht 4 kann beispielsweise eine Dicke im Bereich von 3 bis 10 µm aufweisen. 1 shows a schematic representation of an example of a layer structure 1 an optoelectronic semiconductor component which is designed, for example, in the form of an LED or a semiconductor laser. A growth direction z of the layer structure is schematically indicated by an arrow. The layer structure 1 has a carrier 2 on, which is formed for example in the form of a substrate. The substrate may be formed of sapphire, for example. On the carrier 2 is, for example, an undoped buffer layer 20 applied, which has GaN and may have a thickness of 1 m. On the buffer layer 20 is a first layer 3 applied. The first shift 3 may be formed in the form of a negatively doped semiconductor layer, for example as a GaN layer or as an (Al) GaN layer with a silicon doping. The first shift 3 may represent a buffer layer and have a thickness of 4 m. On the first layer 3 is a second layer 4 applied. The second layer 4 may represent a low n-doped GaN layer, in particular an InGaN layer. Silicon can also be used for doping. The second layer 4 may for example have a thickness in the range of 3 to 10 microns.

Auf der zweiten Schicht 4 ist eine aktive Zone 5 aus Halbleiterschichten aufgebracht, die ausgebildet ist, um Lichtstrahlung zu erzeugen. Die aktive Zone 5 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel abwechselnd Quantenschichten 6 und Barriereschichten 7a, 7b auf. Beispielsweise können fünf Quantenschichten 6 begrenzt von Barriereschichten 7a, 7b vorgesehen sein. Die Quantenschichten 6 stellen Quantentöpfe dar. Eine Quantenschicht 6 kann InGaN aufweisen oder aus In-GaN bestehen. Die Quantenschicht 6 kann In_yGa_1-yN aufweisen, wobei y zwischen 0,08 und 0,35 liegen kann. Eine Barriereschicht 7a, 7b kann GaN oder InGaN aufweisen. Eine Barriereschicht 7a, 7b zwischen zwei Quantenschichten 6 kann in eine Schichtfolge einer ersten Barriereschicht 7a, einer zweiten Barriereschicht 7b und wieder einer ersten Barriereschicht 7a ausgebildet sein. Die erste Barriereschicht 7a ist als InGaN-Schicht ausgebildet, wobei der In-Gehalt in Richtung auf die Quantenschicht 6 zunehmen und weg von der Quantenschicht in Wachstumsrichtung abnehmen kann. Der In-Gehalt kann zwischen 5% und 10% liegen. Die zweite Barriereschicht 7b kann als GaN-Schicht ausgebildet sein. On the second layer 4 is an active zone 5 deposited from semiconductor layers, which is designed to generate light radiation. The active zone 5 has in the illustrated embodiment alternately quantum layers 6 and barrier layers 7a . 7b on. For example, five quantum layers 6 limited by barrier layers 7a . 7b be provided. The quantum layers 6 represent quantum wells. A quantum layer 6 may be InGaN or made of In-GaN. The quantum layer 6 may have In _y Ga _1-y N, where y may be between 0.08 and 0.35. A barrier layer 7a . 7b may have GaN or InGaN. A barrier layer 7a . 7b between two quantum layers 6 can in a layer sequence of a first barrier layer 7a , a second barrier layer 7b and again a first barrier layer 7a be educated. The first barrier layer 7a is formed as InGaN layer, wherein the In content in the direction of the quantum layer 6 can increase and decrease away from the quantum layer in the growth direction. The In content can be between 5% and 10%. The second barrier layer 7b may be formed as a GaN layer.

Zudem ist zwischen der zweiten Schicht 4 und der Quantenschicht 6 eine erste Barriereschicht 7a angeordnet. Angrenzend and wenigstens eine Grenzschicht einer ersten und/oder zweiten Barriereschicht 7a, 7b kann eine Zwischenschicht 11 ausgebildet sein. In addition, between the second layer 4 and the quantum layer 6 a first barrier layer 7a arranged. Adjacent and at least one boundary layer of a first and / or second barrier layer 7a . 7b can be an intermediate layer 11 be educated.

Die Schichtenfolge erste Barriereschicht 7a, Quantenschicht 6, erste Barriereschicht 7a und zweite Barriereschicht 7b kann sich beispielsweise 3 bis 9 mal wiederholen, typischerweise 5 mal. Auf der letzten zweiten Barriereschicht 7b ist eine dritte Schicht 8 aufgebracht. Die dritte Schicht 8 ist ebenfalls als Barriereschicht ausgebildet, wobei die dritte Schicht 8 eine größere Dicke als die anderen Barriereschichten 7a, 7b aufweist. Die dritte Schicht 8 besteht beispielsweise aus dem gleichen Material wie die zweite Barriereschicht 7b, d. h. aus Galliumnitrid. Auf der dritten Schicht 8 ist eine vierte Schicht 9 aufgebracht. Die vierte Schicht 9 stellt eine Blockierschicht für Elektronen dar und ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als AlGaN- oder als Al/In/GaN-Schicht mit einer positiven Dotierung, beispielsweise mit Magnesiumdotierung, ausgebildet. Auf der vierten Schicht 9 ist eine positiv dotierte fünfte Schicht 10 aufgebracht, wobei die fünfte Schicht beispielsweise aus GaN mit einer positiven Magnesiumdotierung aufgebaut ist. The layer sequence first barrier layer 7a , Quantum layer 6 , first barrier layer 7a and second barrier layer 7b For example, it can repeat 3 to 9 times, typically 5 times. On the last second barrier layer 7b is a third layer 8th applied. The third layer 8th is also formed as a barrier layer, wherein the third layer 8th a greater thickness than the other barrier layers 7a . 7b having. The third layer 8th For example, it consists of the same material as the second barrier layer 7b ie gallium nitride. On the third layer 8th is a fourth shift 9 applied. The fourth shift 9 represents a blocking layer for electrons and is formed in the illustrated embodiment as AlGaN or as Al / In / GaN layer with a positive doping, for example with magnesium doping. On the fourth layer 9 is a positively doped fifth layer 10 applied, wherein the fifth layer, for example, composed of GaN with a positive magnesium doping.

Die aktive Zone 5 weist beispielsweise eine Dicke von 20 nm bis 100 nm auf. Die Barriereschicht 9 weist beispielsweise eine Dicke von 10 bis 20 nm auf. Die fünfte Schicht 10 weist eine Dicke von beispielsweise 50 bis 200 nm auf. Die erste und die zweite Schicht 3, 4 stellen die n-dotierte Seite und die vierte und die fünfte Schicht 9, 10 stellen die p-dotierte Seite der dargestellten optoelektronischen Halbleiterstruktur dar. The active zone 5 has, for example, a thickness of 20 nm to 100 nm. The barrier layer 9 has, for example, a thickness of 10 to 20 nm. The fifth shift 10 has a thickness of, for example, 50 to 200 nm. The first and the second layer 3 . 4 put the n-doped side and the fourth and the fifth layer 9 . 10 represent the p-doped side of the illustrated optoelectronic semiconductor structure.

Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann nun zwischen der zweiten Schicht 4 und der angrenzenden ersten Barriereschicht 7a eine Zwischenschicht 11 ausgebildet sein. Zudem kann jeweils zwischen einer Quantenschicht 6 und einer ersten Barriereschicht 7a eine Zwischenschicht 11 ausgebildet sein. Weiterhin kann zwischen einer ersten und einer zweiten Barriereschicht 7a, 7b eine Zwischenschicht 11 ausgebildet sein. Weiterhin kann zwischen einer Quantenschicht 6 und der dritten Schicht 8 eine Zwischenschicht ausgebildet sein. Depending on the chosen embodiment, it is now possible between the second layer 4 and the adjacent first barrier layer 7a an intermediate layer 11 be educated. In addition, in each case between a quantum layer 6 and a first barrier layer 7a an intermediate layer 11 be educated. Furthermore, between a first and a second barrier layer 7a . 7b an intermediate layer 11 be educated. Furthermore, between a quantum layer 6 and the third layer 8th an intermediate layer may be formed.

Die Zwischenschicht 11 weist das Material einer angrenzenden Schicht und Aluminium auf. Die Zwischenschicht 11 weist eine Dicke auf, die kleiner vorzugsweise als eine Monolage eines Materials der angrenzenden Schichten auf, d. h. als Submonologe ausgebildet ist. Somit kann die Zwischenschicht 11 im dargestellten Ausführungsbeispiel als AlInGaN Schicht oder als AlGaN Schicht ausgebildet sein, wobei die Dicke kleiner als eine Monolage ist. Zudem kann die Dicke der Zwischenschicht 11 im Bereich zwischen 10% und 90% einer Monolage sein. Gute Ergebnisse werden mit einer Dicke von einer halben Monolage einer AlInGaN Schicht bzw. einer AlGaN Schicht erreicht. The intermediate layer 11 has the material of an adjacent layer and aluminum. The intermediate layer 11 has a thickness which is preferably smaller than a monolayer of a material of the adjacent layers, that is, formed as a submonologist. Thus, the intermediate layer 11 be formed in the illustrated embodiment as AlInGaN layer or as AlGaN layer, wherein the thickness is smaller than a monolayer. In addition, the thickness of the intermediate layer 11 ranging between 10% and 90% of a monolayer. Good results are achieved with a thickness of half a monolayer of an AlInGaN layer or an AlGaN layer.

In einer Ausführungsform wird eine Stabilisierung des Indiums in der InGaN Schicht bereits dadurch erreicht, dass an einer der Grenzflächen angrenzend an eine InGaN Schicht die Zwischenschicht 11 ausgebildet wird. Somit ist beispielsweise die Einbringung einer Zwischenschicht 11 zwischen der zweiten Schicht 4 und der anschließenden Quantenschicht 6 für eine Verbesserung der Stabilität ausreichend. Die Stabilität der aktiven Zone 5 wird verbessert, indem mehrere Zwischenschichten an den entsprechenden Grenzflächen zwischen zwei Schichten vorgesehen sind. Vorzugsweise ist an jeder Grenzfläche einer indiumhaltigen Schicht zu einer benachbarten Schicht eine Zwischenschicht 11 vorgesehen. In one embodiment, a stabilization of the indium in the InGaN layer is already achieved in that at one of the interfaces adjacent to an InGaN layer, the intermediate layer 11 is trained. Thus, for example, the introduction of an intermediate layer 11 between the second layer 4 and the subsequent quantum layer 6 sufficient to improve stability. The stability of the active zone 5 is improved by providing several intermediate layers at the respective interfaces between two layers. Preferably, at each interface of an indium-containing layer to an adjacent layer is an intermediate layer 11 intended.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein allgemeines Beispiel für einen Ausschnitt aus einer aktiven Zone 5 eines optoelektronischen Halbleiterbauelements, wobei die aktive Zone 5 eine weitere erste Schicht 12 aufweist, wobei auf der weiteren Schicht 12 eine Zwischenschicht 11 angeordnet ist. Auf der Zwischenschicht 11 ist eine weitere zweite Schicht 13 aufgebracht. Auf der weiteren Schicht 13 ist eine weitere Zwischenschicht 11 aufgebracht. Auf der weiteren Zwischenschicht 11 ist eine weitere dritte Schicht 14 angeordnet. Die weitere zweite Schicht 13 ist in Form einer Schicht ausgebildet, die Indium aufweist, insbesondere als InGaN Schicht ausgebildet. Die weitere erste Schicht 12 und die weitere dritte Schicht 14 sind als GaN Schichten ausgebildet. Die Zwischenschichten 11 sind in Form einer Submonolage einer Schicht ausgebildet, die Aluminium aufweist. Die Zwischenschicht 11 weist entweder das Material der weiteren ersten oder der weiteren zweiten Schicht 12, 13 auf, wobei zudem Aluminium enthalten ist. Die Dicke der Zwischenschicht 11 ist kleiner als eine Monolage. Abhängig von der gewählten Ausführungsform reicht bereits das Vorsehen einer Zwischenschicht 11 zwischen der ersten weiteren Schicht 12 und der weiteren zweiten Schicht 13, um die Stabilität der indiumhaltigen weiteren zweiten Schicht 13 in Bezug auf die Temperaturstabilität zu verbessern. Die Zwischenschicht 11 kann gemäß dem Beispiel der 1 aufgebaut sein. 2 shows a schematic representation of a general example of a section of an active zone 5 an optoelectronic semiconductor device, wherein the active zone 5 another first shift 12 has, wherein on the further layer 12 an intermediate layer 11 is arranged. On the interlayer 11 is another second layer 13 applied. On the further layer 13 is another intermediate layer 11 applied. On the further intermediate layer 11 is another third shift 14 arranged. The second layer 13 is formed in the form of a layer having indium, in particular formed as InGaN layer. The further first shift 12 and the other third layer 14 are formed as GaN layers. The intermediate layers 11 are formed in the form of a sub-monolayer of a layer comprising aluminum. The intermediate layer 11 indicates either the material of the further first or the further second layer 12 . 13 which also contains aluminum. The thickness of the intermediate layer 11 is smaller than a monolayer. Depending on the chosen embodiment, the provision of an intermediate layer is sufficient 11 between the first further layer 12 and the other second layer 13 to the stability of the indium-containing further second layer 13 in terms of temperature stability. The intermediate layer 11 can according to the example of 1 be constructed.

3 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform einer aktiven Zone 5 eines optoelektronischen Halbleiterbauelementes, das als LED ausgebildet ist. Auf der Ordinate ist schematisch die Energie E für einen direkten strahlenden Bandübergang dargestellt. Auf der Abszisse ist die Aufwachsrichtung z der Schichtstruktur dargestellt. In 3 ist eine Struktur dargestellt, die im Wesentlichen aus einer Schichtfolge P einer ersten InGaN Barriereschicht 7a, einer Quantenschicht 6, einer weiteren InGaN Barriereschicht 7a und einer zweiten GaN Barriereschicht 7b aufgebaut ist und sich öfter wiederholen kann. Die Schichtenfolge P kann eine Dicke von 4 bis 20 nm aufweisen. Die erste Barriereschicht 7a ist jeweils als Indium-Gallium-Nitridschicht (In_xGa_1-xN) ausgebildet, wobei die Konzentration von Indium im Bereich von < 14, insbesondere im Bereich zwischen 1% und 10% liegt. Die Quantenschicht 6 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Indium-Gallium-Nitridschicht (In_xGa_1-xN) ausgebildet, wobei die Konzentration von Indium > 10%, beispielsweise zwischen 14% und 18% liegt. Zwischen den Schichten 6, 7a, 7b können jeweils Zwischenschichten 11 ausgebildet sein, wobei die Zwischenschichten in Form von gestrichelten Linien eingezeichnet sind. Die Zwischenschicht 11 kann in Form einer AlGaN Schicht oder einer AlInGaN Schicht ausgebildet sein, wobei die Dicke entlang der Wachstumsrichtung der Zwischenschicht 11 vorzugsweise kleiner als eine Monolage einer InGaN Schicht bzw. einer GaN Schicht ist. In einer einfachen Ausführungsform reicht die Anordnung einer Zwischenschicht 11 zwischen einer ersten Barriereschicht 7a und einer angrenzenden zweiten Barriereschicht 7b. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann jedoch an jeder Grenzfläche zwischen zwei Schichten 6, 7a, 7b eine Zwischenschicht 11 vorgesehen sein, wie schematisch in der 3 angedeutet ist. Die Zwischenschicht 11 kann wie bei dem Beispiel der 1 ausgebildet sein. Der Indiumgehalt kann in der ersten Barriereschicht 7a in Richtung auf die Quantenschicht 6 zunehmen, insbesondere linear zunehmen. Abhängig von der gewählten Ausführung kann die erste Barriereschicht 7a auch nur als GaN-Schicht ausgebildet sein. 3 shows a section of another embodiment of an active zone 5 an optoelectronic semiconductor component which is designed as an LED. The ordinate schematically shows the energy E for a direct radiative band transition. The abscissa shows the growth direction z of the layer structure. In 3 a structure is shown, which essentially consists of a layer sequence P of a first InGaN barrier layer 7a , a quantum layer 6 , another InGaN barrier layer 7a and a second GaN barrier layer 7b is constructed and can be repeated more often. The layer sequence P can have a thickness of 4 to 20 nm. The first barrier layer 7a is formed in each case as indium gallium nitride layer (In _x Ga _1-x N), wherein the concentration of indium in the range of <14, in particular in the range between 1% and 10%. The quantum layer 6 is formed in the illustrated embodiment as an indium-gallium nitride layer (In _x Ga _1-x N), wherein the concentration of indium> 10%, for example between 14% and 18%. Between the layers 6 . 7a . 7b can each intermediate layers 11 be formed, wherein the intermediate layers are shown in the form of dashed lines. The intermediate layer 11 may be in the form of an AlGaN layer or an AlInGaN layer, the thickness being along the growth direction of the intermediate layer 11 is preferably smaller than a monolayer of an InGaN layer or a GaN layer. In a simple embodiment, the arrangement of an intermediate layer is sufficient 11 between a first barrier layer 7a and an adjacent second barrier layer 7b , Depending on the chosen embodiment, however, at each interface between two layers 6 . 7a . 7b an intermediate layer 11 be provided as schematically in the 3 is indicated. The intermediate layer 11 can like the example of the 1 be educated. The indium content may be in the first barrier layer 7a towards the quantum layer 6 increase, in particular increase linearly. Depending on the chosen design, the first barrier layer 7a also be formed only as a GaN layer.

Die in den Figuren dargestellten Schichtstrukturen werden beispielsweise mit Hilfe eines CVD-Verfahrens, insbesondere mit Hilfe eines MOCVD-Verfahrens aufgewachsen. Dabei werden in einer Prozesskammer, Indium, Gallium und/oder Aluminium mit Trägergasen mit Prekursoren zur Erzeugung von Galliumnitrid, Indiumnitrid und/oder Aluminium zugeführt. Abhängig von dem gewünschten Schichtaufbau wird das Trägergas zur Ausbildung von Galliumnitrid in die Prozesskammer geführt, anschließend wird beispielsweise zur Ausbildung einer Zwischenschicht 11 zusätzlich zu dem Trägergas zur Ausbildung von Galliumnitrid oder InGaN für eine begrenzte Zeitdauer ein weiteres Trägergas mit einem Prekursor zur Abscheidung von Aluminium in die Prozesskammer geführt. Die Zeit ist so kurz bemessen, dass höchstens eine Monolage, vorzugsweise eine geringere Dicke einer Lage einer Zwischenschicht aus Aluminium-Gallium-Nitrid oder AlInGaN aufgebracht wird. Zudem kann abhängig von der gewählten Ausführungsform bei der Einbringung von Aluminium gleichzeitig das Trägergas für Indium zugeführt werden. Somit kann das Aluminium gleichzeitig mit dem Beginn der Indium-Gallium-Nitridschicht abgeschieden werden. In analoger Weise wird das Aluminium jeweils an den Grenzflächen ersten und/oder einer zweiten Barriereschicht 7a, 7b in die Prozesskammer geleitet. The layer structures shown in the figures are grown, for example, by means of a CVD method, in particular by means of an MOCVD method. In this process, indium, gallium and / or aluminum with carrier gases with precursors for producing gallium nitride, indium nitride and / or aluminum are fed into a process chamber. Depending on the desired layer structure, the carrier gas is fed to the formation of gallium nitride in the process chamber, then, for example, to form an intermediate layer 11 in addition to the carrier gas to form gallium nitride or InGaN for a limited period of time another carrier gas with a precursor for the deposition of aluminum in the process chamber out. The time is so short that at most a monolayer, preferably a smaller thickness of a layer of an intermediate layer of aluminum gallium nitride or AlInGaN is applied. In addition, depending on the chosen embodiment, the carrier gas for indium can be fed simultaneously with the introduction of aluminum. Thus, the aluminum can be deposited simultaneously with the beginning of the indium-gallium nitride layer. In an analogous manner, the aluminum is in each case at the interfaces first and / or a second barrier layer 7a . 7b directed into the process chamber.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Schichtenstruktur layer structure
2 2: Träger carrier
3 3: 1. Schicht 1st shift
4 4: 2. Schicht 2 layer
5 5: aktive Zone active zone
6 6: Quantenschicht quantum layer
7a 7a: erste Barriereschicht first barrier layer
7b 7b: zweite Barriereschicht second barrier layer
8 8th: 3. Schicht 3 layer
9 9: 4. Schicht 4th shift
10 10: 5. Schicht 5th shift
11 11: Zwischenschicht interlayer
12 12: weitere 1. Schicht another 1st shift
13 13: weitere 2. Schicht another 2nd shift
14 14: weitere 3. Schicht another 3rd shift

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012104671 [0002]

Claims

Optoelectronic semiconductor device with an active zone ( 5 ) for generating light, the active zone ( 5 ) at least a first layer ( 6 ; 13 ) with indium, the first layer ( 6 ; 13 ) to a second layer ( 7a . 7b ; 12 ), wherein in the border region between the first and the second layer ( 6 . 7a . 7b ; 8th ) a submonolayer of an intermediate layer ( 11 ) is provided with aluminum.

A semiconductor device according to claim 1, wherein the first layer ( 6 . 13 ) is formed as InGaN layer.

Semiconductor device according to claim 2, wherein the second layer ( 7a . 7b ; 12 ) GaN, in particular the second layer ( 4 . 8th ; 12 ) represents a GaN layer.

Semiconductor component according to claim 1 or 2, wherein the second layer in the form of a first barrier layer ( 7a ) and a second barrier layer ( 7b ), wherein the concentration of In in the first and second barrier layers ( 7a . 7b ) is different.

Semiconductor device according to claim 4, wherein the second layer ( 7a . 7b ) to a third layer ( 8th ), the third layer ( 8th ) represents a GaN layer.

Semiconductor component according to one of the preceding claims 1 to 5, wherein the first layer ( 6 ) at a first barrier layer ( 7a ) adjoins.

Semiconductor component according to claim 6, wherein the first barrier layer ( 7a ) on a GaN layer ( 4 ), and wherein between the first barrier layer ( 7a ) and the GaN layer ( 4 ) another intermediate layer ( 11 ) is provided.

Semiconductor component according to one of the preceding claims 4 to 7, wherein between a first and a second barrier layer ( 7a . 7b ) an intermediate layer ( 11 ) is provided.

Semiconductor component according to one of the preceding claims, wherein the intermediate layer has a submonologist with a thickness between 0.1% and 99% of a monolayer, preferably between 10% and 80% of a monolayer.

Semiconductor component according to one of the preceding claims, wherein the intermediate layer ( 11 ) AlGaN and / or AlInGaN.

Semiconductor component according to one of the preceding claims, wherein the aluminum in the intermediate layer ( 11 ) has a concentration of 20% to 70%, in particular in the range between 40% and 60%.

Semiconductor component according to one of the preceding claims, wherein the semiconductor component is designed as an LED.

Method for producing an active zone ( 5 ) with a quantum layer ( 6 ) and an adjacent barrier layer ( 7a . 7b ) for generating light beams, wherein at an interface of the quantum layer ( 6 ) and / or the barrier layer ( 7a . 7b ) a submonolayer of an intermediate layer ( 11 ) is applied with aluminum.

Method according to claim 13, wherein the active zone ( 5 ) is produced by a CVD method, in particular an MOVPE method, wherein for the production of the active zone ( 5 ) Carrier gases are used, which are enriched with different precursors, wherein for the preparation of the intermediate layer ( 11 ) is briefly supplied to another carrier gas, wherein the further carrier gas is enriched with a precursor for the deposition of aluminum.

Method according to one of the preceding claims 13 or 14, wherein the intermediate layer ( 11 ) is deposited as AlInGaN and / or AlGaN layer.