WO2012146668A1 - Strahlung emittierender halbleiterchip mit integriertem esd-schutz - Google Patents

Strahlung emittierender halbleiterchip mit integriertem esd-schutz

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WO2012146668A1
WO2012146668A1 PCT/EP2012/057676 EP2012057676W WO2012146668A1 WO 2012146668 A1 WO2012146668 A1 WO 2012146668A1 EP 2012057676 W EP2012057676 W EP 2012057676W WO 2012146668 A1 WO2012146668 A1 WO 2012146668A1
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Andreas LÖFFLER
Christian LEIRER
Rainer Butendeich
Tobias Meyer
Matthias Peter
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Abstract

Es wird ein Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) mit einer auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierenden Halbleiterschichtenfolge (2) mit einem pn-Übergang angegeben umfassend - eine erste Schutzschicht (3), die gezielt eingebrachte Kristalldefekte (4) aufweist, wobei die erste Schutzschicht (3) zum Schutz des Halbleiterchips (1) vor elektrostatischen Entladungspulsen vorgesehen ist, - eine aktive Zone (7) zur Strahlungserzeugung, die der ersten Schutzschicht (3, 5) in Wachstumsrichtung (W) nachgeordnet ist, wobei sich im Betrieb des Halbleiterchips (1) ein Durchbruchverhalten der Halbleiterschichtenfolge (2) in Sperrrichtung in Bereichen mit Kristalldefekten (4) von Bereichen ohne Kristalldefekte unterscheidet, und wobei bei elektrostatischen Entladungspulsen elektrische Ladung homogen verteilt über die Bereiche mit Kristalldefekten (4) abgeleitet wird.

Description

Beschreibung

Strahlung emittierender Halbleiterchip mit integriertem ESD- Schutz

Es wird ein Strahlung emittierender Halbleiterchip mit integriertem ESD- („Electro-static Discharge") Schutz

angegeben. Ein Strahlung emittierender Halbleiterchip der genannten Art ist beispielsweise in der Patentanmeldung PCT/EP2010/070658 beschrieben, deren Inhalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Strahlung emittierenden Halbleiterchip anzugeben, der besonders stabil ist gegen elektrostatische Entladungspulse, so genannte ESD- Spannungspulse, ohne dass dies mit einem merklichen

Strahlungsverlust einhergeht.

Beispielsweise handelt es sich bei dem Strahlung

emittierenden Halbleiterchip um einen Leuchtdiodenchip, der im Betrieb grünes und/oder blaues Licht emittiert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Strahlung emittierende Halbleiterchip eine auf einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial basierende

Halbleiterschichtenfolge auf. Unter einer

Halbleiterschichtenfolge ist dabei eine Abfolge von

Halbleiterschichten zu verstehen. Eine Halbleiterschicht ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sich die

Materialzusammensetzung innerhalb der Schicht nicht oder kaum ändert und/oder dass der Bereich, den die Schicht bildet, eine bestimmte Funktion im Halbleiterchip wahrnimmt. Eine Halbleiterschicht kann dabei eine Vielzahl von Monolagen eines Halbleitermaterials umfassen.

Weiterhin bedeutet „auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" im vorliegenden Zusammenhang, dass die

Halbleiterschichtenfolge oder zumindest eine Schicht davon ein Nitrid-III/V-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamI ni-n-mN umfasst, wobei 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen

physikalischen Eigenschaften des AlnGamI ni-n-mN-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI, Ga, I n , N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die

Halbleiterschichtenfolge des Strahlung emittierenden

Halbleiterchips einen pn-Übergang auf. Der pn-Übergang befindet sich zwischen einem p-leitenden Bereich und einem n- leitenden Bereich der Halbleiterschichtenfolge. Die zur

Strahlungserzeugung vorgesehene aktive Zone ist zwischen dem p-leitenden Bereich und dem n-leitenden Bereich angeordnet und umfasst den pn-Übergang. Die aktive Zone ist insbesondere als Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, Multiple Quantum Well) ausgebildet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Halbleiterschichtenfolge eine erste Schutzschicht, die gezielt eingebrachte Kristalldefekte aufweist. "Gezielt eingebracht" bedeutet hierbei, dass bei der Herstellung der ersten Schutzschicht Wachstumsparameter, insbesondere eine Wachstumstemperatur, so eingestellt werden, dass

Kristalldefekte entstehen. Insbesondere sind die Kristalldefekte sogenannte V-Defekte. Ein V-Defekt hat im Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial beispielsweise die Form einer offenen, in Wachstumsrichtung invertierten Pyramide, die beispielsweise eine hexagonale Grundfläche aufweist. Im Querschnitt hat dieser Defekt die Form eines Vs . V-Defekte bilden sich beispielsweise im

Bereich von Fadenversetzungen (englisch: threading

dislocations ) aus, die zum Beispiel bei der Heteroepitaxie des Halbleitermaterials auf ein Wachstumssubstrat entstehen, das eine andere Gitterkonstante als das Halbleitermaterial aufweist. Beispielsweise wird das Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial vorliegend auf ein

Wachstumssubstrat aus Saphir aufgewachsen, zu dem das Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial eine Gitterfehlanpassung von zirka 14 % aufweist. Fadenversetzungen werden jedoch auch bei der Homoepitaxie beobachtet, so dass die

Halbleiterschichtenfolge zum Beispiel auch auf ein

Wachstumssubstrat abgeschieden werden kann, das auf GaN basiert oder aus GaN besteht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Großteil der Kristalldefekte ähnliche Abmessungen auf. Das heißt,

wenigstens 50 %, insbesondere wenigstens 75 % oder im

Extremfall 100 % der Kristalldefekte weisen ähnliche

Abmessungen auf. Die Kristalldefekte weisen dabei ähnliche Abmessungen auf, wenn beispielsweise die Grundfläche der Kristalldefekte in einer Ebene senkrecht zur

Wachstumsrichtung höchstens um ±25 %, insbesondere höchstens um ±10 % um einen Mittelwert der Grundfläche der Kristalldefekte in dieser Ebene schwankt. Das heißt, ein Großteil der Kristalldefekte zeichnet sich dann durch eine gleiche oder ähnliche Grundfläche aus. Im Bereich der

Kristalldefekte mit ähnlichen Abmessungen weist die

Halbleiterschichtenfolge ein gleichartiges

Durchbruchverhalten auf, was sich vorzugsweise in

gleichartigen elektrischen Eigenschaften bemerkbar macht. Insbesondere ist ein elektrischer Widerstand in Sperrrichtung in diesen Bereichen etwa gleich groß.

Der pn-Übergang der Halbleiterschichtenfolge führt im Bereich der Kristalldefekte zu sogenannten Mikrodioden, welche eine für eine Halbleiterdiode typische Strom-Spannungskennlinie aufweisen. Im Betrieb des Strahlung emittierenden

Halbleiterchips findet im Bereich der Kristalldefekte

vorzugsweise keine strahlende Rekombination von

Ladungsträgern statt. Das heißt, die Mikrodioden sind nicht zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung, zumindest nicht zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren Bereich, vorgesehen.

Vorzugsweise unterscheidet sich im Betrieb des

Halbleiterchips ein Durchbruchverhalten der

Halbleiterschichtenfolge in Sperrrichtung in Bereichen mit Kristalldefekten von Bereichen ohne Kristalldefekte, wobei bei elektrostatischen Entladungspulsen elektrische Ladung homogen verteilt über die Bereiche mit Kristalldefekten abgeleitet wird. Durch die homogene Ladungsverteilung können kritische Stromdichten im Halbleiterchip verhindert werden, die zu einer Schädigung des Strahlung emittierenden

Halbleiterchips führen würden. Weiterhin ist im Betrieb des Halbleiterchips vorzugsweise der elektrische Widerstand der Halbleiterschichtenfolge in

Sperrrichtung in Bereichen mit Kristalldefekten gegenüber Bereichen ohne Kristalldefekte reduziert. Mit Vorteil weist die Halbleiterschichtenfolge in den Bereichen mit

Kristalldefekten eine niedrigere Durchbruchspannung in

Sperrrichtung auf als in den Bereichen ohne Kristalldefekte.

Weiterhin weist der pn-Übergang der Halbleiterschichtenfolge in den Bereichen mit Kristalldefekten vorzugsweise eine höhere Einsatzspannung in Durchlassrichtung auf als in

Bereichen ohne Kristalldefekte. Dadurch findet im Betrieb insbesondere in den Bereichen der aktiven Zone, die keine Kristalldefekte aufweisen, strahlende Rekombination statt. Weiterhin wird die Ladung bei einem ESD-Puls bevorzugt nicht durch die für die Strahlungserzeugung vorgesehenen Bereiche der aktiven Zone abgeleitet, sondern durch die Bereiche, in welchen vorzugsweise keine strahlende Rekombination

stattfindet .

Problematisch ist jedoch, dass durch die Kristalldefekte der ersten Schutzschicht die Morphologie des Halbleitermaterials verschlechtert wird, was mit einem Strahlungsverlust

einhergehen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Halbleiterschichtenfolge eine zweite Schutzschicht, die eine höhere Dotierung aufweist als die erste Schutzschicht.

Insbesondere ist die mittlere Dotierung der zweiten

Schutzschicht höher als die mittlere Dotierung der ersten Schutzschicht. Die zweite Schutzschicht weist mit Vorteil eine mittlere Dotierung zwischen 2*10A18/cmA3 und

2*10A19/cmA3 auf. Eine bevorzugte mittlere Dotierung für die zweite Schutzschicht beträgt 6*10 A18/cmA3. Besonders

bevorzugt ist die zweite Schutzschicht n-dotiert, wobei als Dotierstoffe beispielsweise Silizium oder Germanium in Frage kommen .

Insbesondere sind die erste und die zweite Schutzschicht zum Schutz des Halbleiterchips vor elektrostatischen

Entladungspulsen vorgesehen. Vorteilhafterweise kann mittels der zweiten Schutzschicht, die aufgrund ihrer höheren

Dotierung zu einer Homogenisierung des Stromflusses beiträgt, die erste Schutzschicht vergleichsweise dünn ausgebildet werden, wodurch morphologische Störungen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der ESD-Stabilität reduziert werden können. Mittels der verbesserten Kristallqualität kann gegenüber einem bisherigen Halbleiterchip die Helligkeit gesteigert werden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die

Halbleiterschichtenfolge eine weitere Schutzschicht. Die weitere Schutzschicht kann zwischen der ersten Schutzschicht und dem aktiven Bereich angeordnet sein. Die weitere

Schutzschicht weist vorzugsweise eine niedrigere Dotierung auf als die erste Schutzschicht. Vorzugsweise ist die

Dotierung der weiteren Schutzschicht höchstens halb so hoch wie die Dotierung der ersten Schutzschicht. Besonders

bevorzugtist die weitere Schutzschicht nominell undotiert ausgebildet. Nominell undotiert bedeutet, dass bei der

Herstellung keine Dotierstoffe gezielt in das Material der weiteren Schutzschicht eingebracht werden. Es hat sich herausgestellt, dass die Stabilität gegenüber

elektrostatischer Entladung mittels einer solchen weiteren Schutzschicht weiter erhöht werden kann, ohne dass die Dicke des der aktiven Zone in Wachstumsrichtung vorgeordneten Halbleitermaterials insgesamt wesentlich erhöht werden muss. Die Gefahr einer verringerten optischen Ausgangsleistung aufgrund einer vergrößerten Schichtdicke kann so vermieden oder zumindest vermindert werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt eine Dicke der weiteren Schutzschicht zwischen einschließlich 2 nm und einschließlich 15, besonders bevorzugt zwischen

einschließlich 4 nm und 7 nm, beispielsweise 5 nm.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung enthält die weitere Schutzschicht InxGai-xN. Der Indiumgehalt x ist bevorzugt kleiner als der Indiumgehalt der Quantenschichten der aktiven Zone. Weiterhin bevorzugt ist der Indiumgehalt größer als der Indiumgehalt der ersten Schutzschicht.

Der Strahlung emittierende Halbleiterchip weist durch die erste und zweite Schutzschicht eine ESD-Festigkeit von wenigstens 1 kV auf. Beispielsweise wird eine ESD-Festigkeit von wenigstens 1 kV, typisch von etwa 2 kV erreicht. Mittels der weiteren Schutzschicht kann die ESD-Festigkeit weiter erhöht werden.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die erste

Schutzschicht eine Dicke zwischen 20 nm und 100 nm auf.

Insbesondere beträgt die Dicke zwischen 20 nm und 80 nm.

Weiterhin weist die zweite Schutzschicht vorzugsweise eine Dicke zwischen 2 nm und 50 nm, bevorzugt zwischen 2 nm und 30 nm, besonders bevorzugt zwischen 2 nm und 15 nm auf.

Insbesondere ist die zweite Schutzschicht 5 nm dick. Je dünner die erste Schutzschicht ausgebildet wird, umso kleiner wird der Durchmesser der Kristalldefekte. Die Dichte der Kristalldefekte bleibt jedoch unverändert. Vorzugsweise beträgt die Dichte der Kristalldefekte wenigstens

5*10A7/cmA2. Beispielsweise beträgt die Dichte der

Kristalldefekte wenigstens 10A8/cmA2. Dies kann

beispielsweise durch eine entsprechende Wachstumstemperatur erreicht werden, bei der die erste Schutzschicht aufgewachsen wird, in der die Kristalldefekte angeordnet sind. Die

angegebene Dichte bezieht sich dabei insbesondere auf den Fall der Epitaxie auf ein Saphir, SiC oder GaN -Substrat.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die aktive Zone der ersten und der zweiten Schutzschicht in Wachstumsrichtung nachgeordnet. Das heißt, bei der Herstellung der

Halbleiterschichtenfolge werden zunächst die erste und zweite Schutzschicht und nachfolgend die aktive Zone aufgewachsen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite

Schutzschicht in einem Abstand größer Null zur aktiven Zone angeordnet. Das heißt, die zweite Schutzschicht und die aktive Zone grenzen nicht unmittelbar aneinander.

Insbesondere ist die zweite Schutzschicht in einem Abstand von mindestens 20 nm und höchstens 100 nm, vorzugsweise von 60 nm, zur aktiven Zone angeordnet.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zweite

Schutzschicht zwischen der ersten Schutzschicht und der aktiven Zone angeordnet. Insbesondere ist die zweite

Schutzschicht direkt auf der ersten Schutzschicht angeordnet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die

Halbleiterschichtenfolge eine Injektionsschicht auf. Insbesondere ist die Injektionsschicht dafür vorgesehen, die Elektroneninjektion in die aktive Zone zu verbessern. Die Injektionsschicht ist mit Vorteil zwischen der zweiten

Schutzschicht und der aktiven Zone angeordnet. Die Dicke der Injektionsschicht nimmt vorzugsweise Werte zwischen 20 nm und 100 nm an. Die Injektionsschicht kann eine Übergitterstruktur aufweisen, das heißt abwechselnd angeordnete Schichten verschiedener Materialzusammensetzung. Beispielsweise kann die Injektionsschicht abwechselnd angeordnete InGaN-Schichten und GaN-Schichten aufweisen. Darüber hinaus können die GaN- Schichten n-dotiert sein, wobei als Dotierstoff

beispielsweise Silizium in Frage kommt. Die InGaN-Schichten können hierbei n-dotiert oder undotiert sein. Die weitere Schutzschicht ist bevorzugt zwischen der

Injektionsschicht und der aktiven Zone angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist die weitere Schutzschicht von einer der

weiteren Schutzschicht nächstgelegenen Quantenschicht der aktiven Zone beabstandet. Insbesondere kann zwischen der weiteren Schutzschicht und der nächstgelegenen Quantenschicht eine Trennschicht ausgebildet sein. Bevorzugt ist die

Trennschicht stärker dotiert als die weitere Schutzschicht. Die weitere Schutzschicht grenzt also auf beiden Seiten an Material an, das stärker dotiert ist als die weitere

Schutzschicht. Bevorzugt ist das angrenzende Material mindestens doppelt so stark dotiert.

Alternativ kann die weitere Schutzschicht auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite der ersten Schutzschicht angeordnet sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die zweite Schutzschicht eine höhere Dotierung auf als die Injektionsschicht. Insbesondere ist die mittlere Dotierung der zweiten Schutzschicht höher als die mittlere Dotierung der Injektionsschicht. Beispielsweise kann die mittlere

Dotierung in der Injektionsschicht Werte zwischen 0 und

4*10 A18/cmA3, insbesondere den Wert 5*10 A17/cmA3, annehmen.

Weiterhin kann die mittlere Dotierung der ersten

Schutzschicht Werte zwischen 0 und 4*10 A18/cmA3, insbesondere den Wert 1.5*10 A18/cmA3, annehmen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ändert sich eine Materialzusammensetzung und/oder die Dotierung von mindestens einer der drei Schichten umfassend die erste Schutzschicht, die zweite Schutzschicht und die Injektionsschicht innerhalb der jeweiligen Schicht.

Beispielsweise kann die erste Schutzschicht eine gleich bleibende Materialzusammensetzung aufweisen und insbesondere aus GaN gebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass sich die Materialzusammensetzung in der ersten Schutzschicht ändert. Zum Beispiel kann die erste Schutzschicht mindestens zwei Teilschichten aufweisen, von welchen beispielsweise die eine aus GaN und die andere aus InGaN gebildet ist. Insbesondere ist die erste Schutzschicht n-dotiert. Die

Dotierung kann innerhalb der ersten Schutzschicht konstant sein. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Dotierung innerhalb der ersten Schutzschicht ändert. Bei einer

bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Schutzschicht mindestens zwei Teilschichten, von denen die der zweiten

Schutzschicht zugewandte Teilschicht eine geringere Dotierung aufweist als die der zweiten Schutzschicht abgewandte

Teilschicht . Entsprechend kann auch die zweite Schutzschicht mindestens zwei Teilschichten verschiedener Materialzusammensetzung und/oder Dotierung aufweisen. Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlung

emittierenden Halbleiterchips der oben genannten Art

angegeben. Das heißt, die für das Verfahren beschriebenen Merkmale sind auch für den Halbleiterchip offenbart und umgekehrt .

Das Verfahren umfasst beispielsweise die folgenden Schritte: Zunächst wird ein Wachstumssubstrat bereitgestellt. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt können eine erste Schutzschicht, eine zweite Schutzschicht und eine aktive Zone, die der ersten und zweiten Schutzschicht nachfolgt, epitaktisch abgeschieden werden. Die erste Schutzschicht wird bei einer Wachstumstemperatur abgeschieden, bei der

Kristalldefekte in hoher Dichte entstehen.

Üblicherweise versucht man bei der Epitaxie das Auftreten der Kristalldefekte zu vermeiden. Vorliegend wird jedoch zu

Erzeugung der sogenannten Mikrodioden die erste Schutzschicht bei niedrigen Wachstumstemperaturen aufgewachsen, um

Kristalldefekte, insbesondere V-Defekte, in ausreichender Dichte zu erzeugen. Der tatsächliche Temperaturbereich, der zur Erzeugung der Kristalldefekte geeignet ist, hängt dabei von der verwendeten Wachstumsanlage ab. Er kann ermittelt werden, indem eine erste Schutzschicht bei unterschiedlichen Temperaturen gewachsen wird, und ein Temperaturbereich ausgewählt wird, bei dem die Dichte der Kristalldefekte ausreichend oder besonders hoch ist. Vorliegend wird ein Temperaturbereich von weniger 920°C, insbesondere von wenigstens 790° C und höchstens 870° C gewählt, bei dem die erste Schutzschicht abgeschieden wird. Dieser Temperaturbereich hat sich als geeignet zur Bildung von Kristalldefekten herausgestellt, in deren Bereich sich die sogenannten Mikrodioden bilden, über die bei einem ESD- Puls Ladung abgeführt werden kann.

Die erste Schutzschicht wird insbesondere bei einer

Wachstumstemperatur von höchstens 920°C, insbesondere unter Verwendung eines Tri-Ethyl-Gallium Precursors mit dem

Trägergas Stickstoff (N2) aufgewachsen. Dieser Wachstumsmodus hat sich als besonders vorteilhaft zur Erzeugung von

Kristalldefekten, insbesondere V-Defekten, mit ähnlichen Abmessungen und damit zur Erzeugung von Mikrodioden mit einem gleichartigen Durchbruchverhalten, insbesondere mit

gleichartigen elektrischen Eigenschaften, herausgestellt. Im Unterschied zu üblichen Wachstumsbedingungen für

beispielsweise n-dotierte GaN-Schichten, bei denen die

Schichten mit einem Tri-Methyl-Gallium Precursor mit dem Trägergas Wasserstoff (H2) aufgewachsen werden, entstehen unter diesen Wachstumsbedingungen geometrisch sehr ähnliche Kristalldefekte in großer Dichte. Mit anderen Worten wird das Wachstum in lateraler Richtung, quer zur Wachstumsrichtung beschränkt. Auf diese Weise entstehen Kristalldefekte

insbesondere an Versetzungslinien in einer klar definierten Schicht .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Material des Wachstumssubstrats eine Gitterfehlanpassung zum Material der aufzuwachsenden Halbleiterschichtenfolge auf. Beispielsweise wird als Wachstumssubstrat Saphir, SiC oder GaN gewählt, und die nachfolgende Halbleiterschichtenfolge basiert auf einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial. In diesem Fall entstehen

Kristalldefekte, insbesondere V-Defekte, in besonders großer Dichte .

Die zweite Schutzschicht wird insbesondere auf die erste Schutzschicht aufgewachsen und im Vergleich zur ersten

Schutzschicht mit einer höheren mittleren Dotierung und dünner ausgebildet.

Das beschriebene Verfahren eignet sich selbstverständlich auch für die Herstellung eines Strahlung emittierenden

Halbleiterchips, bei dem alternativ zur zweiten Schutzschicht oder zusätzlich zur zweiten Schutzschicht eine weitere

Schutzschicht vorgesehen ist. Das Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Halbleiterchips. Im Zusammenhang mit dem Halbleiterchip beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.

Im Folgenden wird der hier beschriebene Strahlung

emittierende Halbleiterchip anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. Anhand der Figur 1 wird ein Ausführungsbeispiel eines

Strahlung emittierenden Halbleiterchips der oben genannten Art beschrieben.

Anhand der Diagramme der Figuren 2 und 3 werden zwei

verschiedene Varianten für die

Materialzusammensetzung und Dotierung der ersten und zweiten Schutzschicht sowie der

Injektionsschicht und der aktiven Zone eines Strahlung emittierenden Halbleiterchips der oben genannten Art angegeben.

Anhand des Diagramms der Figur 4 wird eine dritte Variante für die Materialzusammensetzung und Dotierung der

Schutzschichten sowie der Injektionsschicht und der aktiven Zone eines Strahlung emittierenden Halbleiterchips der oben genannten Art angegeben. Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines hier

beschriebenen Strahlung emittierenden Halbleiterchips 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Der Strahlung

emittierende Halbleiterchip 1 umfasst ein Substrat 10 und eine Halbleiterschichtenfolge 2, die auf dem Substrat 10 angeordnet ist. Das Substrat 10 kann Saphir enthalten oder daraus bestehen. Die Halbleiterschichtenfolge 2 basiert vorzugsweise auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial.

Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist einen n-dotierten

Bereich 8 und einen p-dotierten Bereich 9 auf, wobei zwischen dem n-dotierten Bereich 8 und dem p-dotierten Bereich 9 ein pn-Übergang ausgebildet ist. Sowohl der n-dotierte Bereich 8 als auch der p-dotierte Bereich 9 können mehrere

Halbleiterschichten umfassen, wobei nicht jede der

Halbleiterschichten dotiert sein muss. Weiterhin umfasst die Halbleiterschichtenfolge 2 eine erste Schutzschicht 3 und eine zweite Schutzschicht 5. Die erste Schutzschicht 3 ist in einer Wachstumsrichtung W auf dem n- dotierten Bereich 8 angeordnet. Die zweite Schutzschicht 5 ist in der Wachstumsrichtung W auf der ersten Schutzschicht 3 angeordnet .

Darüber hinaus weist die Halbleiterschichtenfolge 2 eine aktive Zone 7 zur Strahlungserzeugung auf, die der ersten und der zweiten Schutzschicht 3, 5 in der Wachstumsrichtung W nachgeordnet ist. Zwischen der aktiven Zone 7 und der zweiten Schutzschicht 5 ist eine Injektionsschicht 6 angeordnet. Der Strahlung emittierende Halbleiterchip 1 ist von

Versetzungen, beispielsweise so genannten Fadenversetzungen 11 durchzogen. Diese treten insbesondere bei der

Heteroepitaxie des Nitrid-Verbindungshalbleitermaterials auf Saphir in hoher Dichte auf. Die Fadenversetzungen 11 stellen dabei potentielle Pfade für einen ESD-Spannungspuls dar, dessen elektrische Ladung in Sperrrichtung des pn-Übergangs abgeleitet wird.

Die erste Schutzschicht 3 des Strahlung emittierenden

Halbleiterchips 1 ist mit Kristalldefekten 4 ausgebildet. Insbesondere entstehen die Kristalldefekte 4 an den Linien der Fadenversetzungen 11. Der pn-Übergang der

Halbleiterschichtenfolge 2 führt in Bereichen mit

Kristalldefekten 4 zu sogenannten Mikrodioden, über welche die durch die Fadenversetzungen 11 gebildeten Leckstrompfade in der ersten Schutzschicht 3 gekapselt werden. Vorzugsweise umfassen wenigstens 75 %, besonders bevorzugt alle

Fadenversetzungen 11 eine Mikrodiode. Die zweite Schutzschicht 5 des Strahlung emittierenden

Halbleiterchips 1 ist insbesondere direkt auf der ersten Schutzschicht 3 angeordnet. Die zweite Schutzschicht 5 sorgt für eine Homogenisierung des Stromflusses über die Mikrodioden .

Die Halbleiterschichtenfolge 2 weist in Bereichen mit

Kristalldefekten 4 insbesondere ein gleichartiges

Durchbruchverhalten auf, das heißt insbesondere, die

Halbleiterschichtenfolge 2 weist in diesen Bereichen die gleiche oder im Wesentlichen die gleiche Durchbruchspannung auf. Die Durchbruchspannung des pn-Übergangs in den Bereichen mit Kristalldefekten 4 ist dabei kleiner als die

Durchbruchspannung in den Bereichen ohne Kristalldefekte. Die sogenannten Mikrodioden öffnen daher bei einem ESD- Spannungspuls in Sperrrichtung gleichzeitig. Im Betrieb des Halbleiterchips 1 ist vorzugsweise ein elektrischer

Widerstand der Halbleiterschichtenfolge 2 in Sperrrichtung in Bereichen mit Kristalldefekten 4 gegenüber Bereichen ohne Kristalldefekte reduziert. Damit fließt die durch den ESD- Spannungspuls eingeprägte Ladung nicht über den oder die schwächsten Leckpfade entlang der Versetzungslinien 11 ab, sondern die Ladung verteilt sich auf das Ensemble der

Mikrodioden. Weiterhin sorgt die zweite Schutzschicht 5 für eine gleichmäßige Ladungsverteilung auf das Ensemble der Mikrodioden. Damit wird an keinem der Pfade eine kritische Stromdichte erreicht, die zur Zerstörung des Strahlung emittierenden Halbleiterchips 1 führt. Es findet ein quasi¬ zweidimensionaler Durchbruch über die gesamte

Querschnittsfläche des Strahlung emittierenden

Halbleiterchips 1 statt, sodass eine ESD-Festigkeit von wenigstens 1 kV, beispielsweise von typisch 2 kV erreicht wird.

Durch Einführung der zweiten Schutzschicht 5 kann eine Dicke dl der ersten Schutzschicht 3 reduziert werden. Die Dicke dl der ersten Schutzschicht 3 nimmt Werte zwischen 20 nm und 100 nm, insbesondere zwischen 20 nm und 80 nm, an. Die zweite Schutzschicht 5 ist dünner ausgebildet als die erste

Schutzschicht 3. Beispielsweise kann die Dicke d2 der zweiten Schutzschicht 5 Werte zwischen 2 nm und 15 nm annehmen.

Weiterhin ist die zweite Schutzschicht 5 eine hochdotierte Schicht mit einer mittleren n-Dotierung zwischen 2*10A18/cmA3 und 2*10A19/cmA3 und einer bevorzugten mittleren n-Dotierung von 6*10 A18/cmA3. Hingegen weist die erste Schutzschicht 3 eine geringere mittlere n-Dotierung auf, die insbesondere zwischen 0 und 4*10 A18/cmA3, bevorzugt 1.5*10 A18/cmA3, beträgt .

Die zwischen der zweiten Schutzschicht 5 und der aktiven Zone 7 angeordnete Injektionsschicht 6 ist zur Verbesserung der Elektroneninjektion in die aktive Zone 7 vorgesehen. Ferner erfolgt durch die Injektionsschicht 6 mit Vorteil eine

Materialanpassung zwischen dem n-dotierten Bereich 8 und der aktiven Zone 7, die insbesondere einen höheren In-Anteil aufweist als der n-dotierte Bereich 8. Vorzugsweise umfasst die Injektionsschicht 6 eine Abfolge von Schichten

verschiedener Materialzusammensetzung. Insbesondere ist der mittlere In-Anteil in der Injektionsschicht 6 größer als in dem n-dotierten Bereich 8 und kleiner als in der aktiven Zone 7.

Weiterhin ist die mittlere n-Dotierung der Injektionsschicht 6 geringer als die mittlere n-Dotierung der zweiten

Schutzschicht 5. Die mittlere n-Dotierung der

Injektionsschicht 6 nimmt insbesondere Werte zwischen 0 und 4*10A18/cmA3, bevorzugt den Wert 5*10A17/cmA3 an. Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend kann die Halbleiterschichtenfolge eine weitere Schutzschicht aufweisen (in Figur 1 nicht explizit dargestellt) . Die weitere

Schutzschicht kann alternativ zur zweiten Schutzschicht oder ergänzend zur zweiten Schutzschicht vorgesehen sein. Dies wird im Zusammenhang mit der Figur 4 näher erläutert.

Mögliche Materialzusammensetzungen und Dotierungen für die erste und zweite Schutzschicht 3, 5 sowie die

Injektionsschicht 6 und die aktive Zone 7 gehen aus den

Diagrammen der Figuren 2 und 3 hervor.

Die Figur 2 zeigt die Materialzusammensetzung und Dotierung für eine erste Variante einer Halbleiterschichtenfolge eines hier beschriebenen Strahlung emittierenden Halbleiterchips.

Das obere Diagramm der Figur 2 zeigt in Abszissenrichtung die Wachstumsrichtung W der Halbleiterschichtenfolge. Auf der Ordinatenachse ist die Energie Eg der Bandlücke für die verschiedenen Halbleiterschichten 3, 5, 6, 7 der

Halbleiterschichtenfolge aufgetragen. Wie zu sehen ist, besteht die erste Schutzschicht 3 aus GaN. Auch die zweite Schutzschicht 5 ist aus GaN gebildet. Die Injektionsschicht 6 umfasst eine Übergitterstruktur mit einer Abfolge von GaN- Schichten und InGaN-Schichten, wobei ein In-Anteil xl der InGaN-Schichten zwischen 0 und 0.12, vorzugsweise 0.06, beträgt. Die Injektionsschicht 6 kann insbesondere bis zu 20 Perioden einer Abfolge von GaN-Schichten und InGaN-Schichten aufweisen. Die aktive Zone 7 weist eine

Mehrfachquantentopfstruktur auf, die aus einer Abfolge von

GaN-Schichten und InGaN-Schichten gebildet ist, wobei ein InAnteil der InGaN-Schichten beispielsweise x2 = 0.3 beträgt. Die aktive Zone 7 kann insbesondere zwischen 3 und 7 Perioden einer Abfolge von GaN-Schichten und InGaN-Schichten

aufweisen .

In dem unteren Diagramm der Figur 2 ist die n-Dotierung D der verschiedenen Halbleiterschichten 3, 5 , 6, 7 der

Halbleiterschichtenfolge gegenüber der Wachstumsrichtung W aufgetragen. Mögliche Dotierstoffe sind Silizium oder

Germanium. Wie aus dem unteren Diagramm hervorgeht, weist die erste Schutzschicht 3 eine konstante Dotierung nl auf, die 1.5*10 A18/cmA3 beträgt. Die erste Schutzschicht 3 weist eine Dicke dl = 60 nm auf. Weiterhin weist auch die zweite

Schutzschicht 5 eine konstante Dotierung n2 auf, die höher ist als die Dotierung nl und 6*10A18/cmA3 beträgt. Die Dicke d2 der zweiten Schutzschicht 5 beträgt hierbei 5 nm. Die Injektionsschicht 6 weist ebenfalls eine konstante Dotierung n3 auf, die geringer ist als die Dotierungen nl und n2 der ersten und der zweiten Schutzschicht 3, 5. Die

Injektionsschicht 6 ist d3 = 60 nm dick. Die Dicke d3 der Injektionsschicht 6 entspricht dem Abstand der zweiten

Schutzschicht 5 von der aktiven Zone 7, der somit 60 nm beträgt .

Die Figur 3 zeigt die Materialzusammensetzung und Dotierung für eine zweite Variante einer Halbleiterschichtenfolge eines hier beschriebenen Strahlung emittierenden Halbleiterchips.

Wie aus dem oberen Diagramm der Figur 3 hervorgeht, ist die erste Schutzschicht 3 aus InGaN mit einem In-Anteil xl gebildet. Die zweite Schutzschicht 5 kann aus GaN oder InGaN gebildet sein. Weiterhin umfasst die Injektionsschicht 6 eine Übergitterstruktur mit einer Abfolge von GaN-Schichten, die ebenfalls In enthalten können, und InGaN-Schichten, wobei der In-Anteil x2 der InGaN-Schichten größer ist als der In-Anteil xl der ersten Schutzschicht 3. Die Injektionsschicht 6 kann insbesondere bis zu 20 Perioden einer Abfolge von (In) GaN- Schichten und InGaN-Schichten aufweisen. Die aktive Zone 7 weist eine Mehrfachquantentopfstruktur auf, die aus einer Abfolge von ( In) GaN-Schichten und InGaN-Schichten gebildet ist, wobei der In-Anteil der InGaN-Schichten beispielsweise x3 = 0.3 beträgt.

Wie aus dem unteren Diagramm der Figur 3 hervorgeht, ist die erste Schutzschicht 3 modulationsdotiert. Das heißt, die

Dotierung ändert sich innerhalb der ersten Schutzschicht 3. In einer der zweiten Schutzschicht 5 abgewandten Teilschicht der ersten Schutzschicht 3 mit der Dicke dla ist die

Dotierung nla höher als in einer der zweiten Schutzschicht 5 zugewandten Teilschicht mit der Dicke dlb. Die Dotierungen n2 und n3 der zweiten Schutzschicht 5 und der Injektionsschicht 6 können die gleichen Werte annehmen, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem unteren Diagramm der Figur 2 erwähnt wurden. Entsprechendes gilt für die Dicken dl, d2 und d3.

Die in Figur 4 gezeigte Materialzusammensetzung und Dotierung für eine dritte Variante einer Halbleiterschichtenfolge entspricht im Wesentlichen der im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen ersten Variante. Im Unterschied hierzu weist die Halbleiterschichtenfolge 2 eine weitere Schutzschicht 12 auf. Auf die zweite Schutzschicht ist in diesem

Ausführungsbeispiel verzichtet. Davon abweichend kann die weitere Schutzschicht aber auch zusätzlich zur zweiten

Schutzschicht vorgsehen sein. Die nachfolgend beschriebene weitere Schutzschicht 12 kann daher insbesondere auch bei den anhand der Figuren 2 und 3 beschriebenen Varianten Anwendung finden . Die weitere Schutzschicht 12 ist zwischen der ersten

Schutzschicht 3 und der aktiven Zone 7, insbesondere zwischen der Injektionsschicht 6 und der aktiven Zone, angeordnet. Zwischen der weiteren Schutzschicht 12 und einer der weiteren Schutzschicht nächstgelegenen Quantenschicht 71 der

Mehrfachquantenstruktur der aktiven Zone 7 ist eine

Trennschicht 13 angeordnet. Die weitere Schutzschicht 7 ist mit einer Dotierkonzentration n2 dotiert, die höchstens halb so hoch ist wie die

Dotierkonzentration nl, mit der die erste Schutzschicht 3 dotiert ist. Bevorzugt ist die weitere Schutzschicht nominell undotiert .

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die erste

Schutzschicht 3, die Injektionsschicht 6 und die Trennschicht 13 dieselbe Dotierkonzentration auf. Die

Dotierkonzentrationen dieser Schichten können jedoch auch voneinander abweichen. Bevorzugt ist die Dotierkonzentration der weiteren Schutzschicht höchstens halb so hoch wie die Dotierkonzentration der auf beiden Seiten der weiteren

Schutzschicht unmittelbar angrenzenden Schichten. Eine Dicke d4 der weiteren Schutzschicht 12 beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 2 nm und einschließlich 15 nm, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 4 nm und 7 nm, beispielsweise 5 nm. Die weitere Schutzschicht 12 ist also wesentlich dünner als die erste Schutzschicht.

Eine Dicke der Trennschicht 13 beträgt bevorzugt zwischen einschließlich 2 nm und einschließlich 15 nm. Die weitere Schutzschicht 12 enthält InxGai-xN mit 0 < x < 1. Der Indiumgehalt x ist bevorzugt kleiner als der Indiumgehalt der Quantenschichten 71 der aktiven Zone 7. Weiterhin ist der Indiumgehalt der weiteren Schutzschicht größer als der

Indiumgehalt der ersten Schutzschicht und größer als der maximale Indium-Gehalt der Injektionsschicht 6.

Von dem gezeigten Ausführungsbeispiel abweichend kann die weitere Schutzschicht 12 auch auf der der aktiven Zone 7 abgewandten Seite der ersten Schutzschicht 3 angeordnet sein.

Es hat sich herausgestellt, dass durch die undotierte oder zumindest verglichen mit den angrenzenden Schichten schwach dotierte weitere Schutzschicht die ESD-Festigkeit verbessert werden kann, ohne dass hierfür die Gesamtdicke der

Schutzschichten wesentlich erhöht werden muss.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2011 100 037.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die

Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von

Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den

Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) mit
einer auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial
basierenden Halbleiterschichtenfolge (2) mit einem pn- Übergang umfassend
- eine erste Schutzschicht (3) , die gezielt eingebrachte Kristalldefekte (4) aufweist,
- eine zweite Schutzschicht (5) , die eine höhere Dotierung (n2) aufweist als die erste Schutzschicht (3), wobei die erste Schutzschicht (3) zum Schutz des Halbleiterchips (1) vor elektrostatischen Entladungspulsen vorgesehen ist,
- eine aktive Zone (7) zur Strahlungserzeugung, die der ersten Schutzschicht (3) in Wachstumsrichtung (W)
nachgeordnet ist, wobei
sich im Betrieb des Halbleiterchips (1) ein
Durchbruchverhalten der Halbleiterschichtenfolge (2) in
Sperrrichtung in Bereichen mit Kristalldefekten (4) von
Bereichen ohne Kristalldefekte unterscheidet, und wobei bei elektrostatischen Entladungspulsen elektrische Ladung homogen verteilt über die Bereiche mit Kristalldefekten (4)
abgeleitet wird.
2. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) eine zweite
Schutzschicht (5) aufweist, wobei die zweite Schutzschicht eine höhere Dotierung (n2) aufweist als die erste
Schutzschicht (3) und zum Schutz des Halbleiterchips (1) vor elektrostatischen Entladungspulsen vorgesehen ist.
3. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 2, wobei die zweite Schutzschicht (5) n-dotiert ist und eine mittlere Dotierung (n2) zwischen 2*10A18/cmA3 und 2*10A19/cmA3 beträgt.
4. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei
die zweite Schutzschicht (5) eine Dicke (d2) zwischen 2 nm und 50 nm, insbesondere zwischen 2 nm und 15 nm, aufweist.
5. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei
die zweite Schutzschicht (5) in einem Abstand größer Null, insbesondere in einem Abstand von mindestens 20 nm und höchstens 100 nm, zur aktiven Zone (7) angeordnet ist.
6. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei
die zweite Schutzschicht (5) zwischen der ersten
Schutzschicht (3) und der aktiven Zone (7) angeordnet ist.
7. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Halbleiterschichtenfolge (2) eine Injektionsschicht (6) aufweist, die zwischen der zweiten Schutzschicht (5) und der aktiven Zone (7) angeordnet ist.
8. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 7, wobei die Injektionsschicht (6) eine Schichtenfolge abwechselnd angeordneter InGaN-Schichten und GaN-Schichten umfasst .
9. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 7, wobei die zweite Schutzschicht (5) eine höhere Dotierung (n2) aufweist als die Injektionsschicht (6).
10. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei
sich eine Materialzusammensetzung und/oder die Dotierung (nl, n2, n3) von mindestens einer der drei Schichten (3, 5, 6) umfassend die erste Schutzschicht (3) , die zweite
Schutzschicht (5) und die Injektionsschicht (6) innerhalb der jeweiligen Schicht ändert.
11. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei
die erste Schutzschicht (3) mindestens zwei Teilschichten aufweist, von denen die der zweiten Schutzschicht (5)
zugewandte Teilschicht eine geringere Dotierung (nlb)
aufweist als die der zweiten Schutzschicht abgewandte
Teilschicht.
12. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die erste Schutzschicht (5) eine Dicke (dl) zwischen 20 nm und 100 nm, insbesondere zwischen 20 nm und 80 nm, aufweist.
13. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Kristalldefekte (4) V-Defekte sind und ein Großteil der Kristalldefekte (4) ähnliche Abmessungen aufweist.
14. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Betrieb des
Halbleiterchips (1) ein elektrischer Widerstand der
Halbleiterschichtenfolge (2) in Sperrrichtung in Bereichen mit Kristalldefekten (4) gegenüber Bereichen ohne
Kristalldefekte reduziert ist.
15. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der pn-Übergang der
Halbleiterschichtenfolge (2) in den Bereichen mit
Kristalldefekten (4) eine höhere Einsatzspannung in
Durchlassrichtung aufweist als in Bereichen ohne
Kristalldefekte .
16. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichte der
Kristalldefekte (4) wenigstens 5*10A7/cmA2 beträgt.
17. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterschichtenfolge eine weitere Schutzschicht (12) aufweist, wobei die weitere Schutzschicht (12) eine niedrigere Dotierung aufweist als die erste Schutzschicht (3) .
18. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 17, wobei die weitere Schutzschicht (12) undotiert ist.
19. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach Anspruch 17 oder 18, wobei die weitere Schutzschicht (12) zwischen der ersten Schutzschicht (3) und der aktiven Zone (7) angeordnet ist .
20. Strahlung emittierender Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die weitere Schutzschicht (12) eine Dicke zwischen einschließlich 2 nm und einschließlich
15 nm aufweist.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013110041A1 (de) 2013-09-12 2015-03-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und optoelektronisches Bauelement
DE102013112881A1 (de) 2013-11-21 2015-05-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
CN105122454A (zh) * 2013-04-10 2015-12-02 欧司朗光电半导体有限公司 光电子器件和用于制造光电子器件的方法
JP2016518712A (ja) * 2013-04-10 2016-06-23 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH オプトエレクトロニクス半導体チップ及びその製造方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013104272A1 (de) 2013-04-26 2014-10-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
FR3010228B1 (fr) * 2013-08-30 2016-12-30 Stmicroelectronics (Tours) Sas Procede de traitement d'une couche de nitrure de gallium comportant des dislocations
DE102013112490A1 (de) * 2013-11-13 2015-05-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterschichtenfolge und Verfahren zu deren Herstellung
JP6227134B2 (ja) * 2014-06-03 2017-11-08 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060246612A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-02 Emerson David T Light emitting devices with active layers that extend into opened pits
US20090014713A1 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Sang Won Kang Nitride semiconductor light emitting device and fabrication method thereof

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100530719C (zh) * 1997-01-09 2009-08-19 日亚化学工业株式会社 氮化物半导体元器件
KR100691159B1 (ko) 2005-04-30 2007-03-09 삼성전기주식회사 질화갈륨계 반도체의 제조 방법
JP4853198B2 (ja) 2005-12-02 2012-01-11 豊田合成株式会社 Iii族窒化物系化合物半導体発光素子
CN101359710B (zh) 2008-09-25 2011-12-28 上海蓝光科技有限公司 一种绿光发光二极管的制造方法
KR101521259B1 (ko) * 2008-12-23 2015-05-18 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP5229048B2 (ja) * 2009-03-27 2013-07-03 豊田合成株式会社 Iii族窒化物半導体発光素子およびその製造方法
CN101847673A (zh) * 2009-03-27 2010-09-29 大连美明外延片科技有限公司 一种氮化镓基led外延片及其生长方法
DE102009060747A1 (de) 2009-12-30 2011-07-07 OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 Halbleiterchip
WO2011080192A3 (en) 2009-12-30 2011-09-09 Arcelik Anonim Sirketi A refrigerator comprising a door shelf
DE102009060750A1 (de) 2009-12-30 2011-07-07 OSRAM Opto Semiconductors GmbH, 93055 Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060246612A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-02 Emerson David T Light emitting devices with active layers that extend into opened pits
US20090014713A1 (en) * 2007-07-12 2009-01-15 Sang Won Kang Nitride semiconductor light emitting device and fabrication method thereof

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HANGLEITER A ET AL: "Suppression of nonradiative recombination by V-shaped pits in GaInN/GaN quantum wells produces a large increase in the light emission efficiency", PHYSICAL REVIEW LETTERS, AMERICAN PHYSICAL SOCIETY, NEW YORK, US, vol. 95, no. 12, 16 September 2005 (2005-09-16), pages 127402/1 - 4, XP002389331, ISSN: 0031-9007, DOI: 10.1103/PHYSREVLETT.95.127402 *
LEE C-L ET AL: "Using planarized p-GaN layer to reduce electrostatic discharged damage in nitride-based light-emitting diode", JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS, JP, vol. 46, no. 19, 1 May 2007 (2007-05-01), pages L457 - L460, XP001517840, ISSN: 0021-4922, DOI: 10.1143/JJAP.46.L457 *
TAKAHASHI H ET AL: "EFFECT OF INTENTIONALLY FORMED 'V-DEFECTS' ON THE EMISSION EFFICIENCY OF GALNN SINGLE QUANTUM WELL", JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS, JP, vol. 39, no. 6B, PART 02, 15 June 2000 (2000-06-15), pages L569 - L571, XP001206768, ISSN: 0021-4922, DOI: 10.1143/JJAP.39.L569 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105122454A (zh) * 2013-04-10 2015-12-02 欧司朗光电半导体有限公司 光电子器件和用于制造光电子器件的方法
JP2016518712A (ja) * 2013-04-10 2016-06-23 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH オプトエレクトロニクス半導体チップ及びその製造方法
JP2016518711A (ja) * 2013-04-10 2016-06-23 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH オプトエレクトロニクス部品およびオプトエレクトロニクス部品の製造方法
DE102013110041A1 (de) 2013-09-12 2015-03-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip und optoelektronisches Bauelement
WO2015036443A1 (de) 2013-09-12 2015-03-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer halbleiterchip und optoelektronisches bauelement
US9853018B2 (en) 2013-09-12 2017-12-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip and optoelectronic component
DE102013112881A1 (de) 2013-11-21 2015-05-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip

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