WO2017207441A1 - Bauelement zum detektieren von uv-strahlung und verfahren zur herstellung eines bauelements - Google Patents

Bauelement zum detektieren von uv-strahlung und verfahren zur herstellung eines bauelements Download PDF

Info

Publication number
WO2017207441A1
WO2017207441A1 PCT/EP2017/062784 EP2017062784W WO2017207441A1 WO 2017207441 A1 WO2017207441 A1 WO 2017207441A1 EP 2017062784 W EP2017062784 W EP 2017062784W WO 2017207441 A1 WO2017207441 A1 WO 2017207441A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
semiconductor layer
active layer
semiconductor
active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/062784
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mohammad Tollabi Mazraehno
Peter Stauss
Alvaro Gomez-Iglesias
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to CN201780033383.4A priority Critical patent/CN109196658B/zh
Priority to US16/306,522 priority patent/US10510916B2/en
Publication of WO2017207441A1 publication Critical patent/WO2017207441A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F30/00—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors
    • H10F30/20—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors
    • H10F30/21—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H10F30/22—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes
    • H10F30/223—Individual radiation-sensitive semiconductor devices in which radiation controls the flow of current through the devices, e.g. photodetectors the devices having potential barriers, e.g. phototransistors the devices being sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation the devices having only one potential barrier, e.g. photodiodes the potential barrier being a PIN barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/127—The active layers comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs or InP
    • H10F71/1272—The active layers comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs or InP comprising at least three elements, e.g. GaAlAs or InGaAsP
    • H10F71/1274—The active layers comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs or InP comprising at least three elements, e.g. GaAlAs or InGaAsP comprising nitrides, e.g. InGaN or InGaAlN
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F71/00—Manufacture or treatment of devices covered by this subclass
    • H10F71/127—The active layers comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs or InP
    • H10F71/1276—The active layers comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs or InP comprising growth substrates not made of Group III-V materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/10—Semiconductor bodies
    • H10F77/12—Active materials
    • H10F77/124—Active materials comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs
    • H10F77/1248—Active materials comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs having three or more elements, e.g. GaAlAs, InGaAs or InGaAsP
    • H10F77/12485—Active materials comprising only Group III-V materials, e.g. GaAs having three or more elements, e.g. GaAlAs, InGaAs or InGaAsP comprising nitride compounds, e.g. InGaN
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/544—Solar cells from Group III-V materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • UV radiation Ultraviolet radiation
  • a method for producing a component for detecting UV radiation is specified.
  • An object is to provide a device for detecting UV radiation with improved quantum efficiency and increased sensitivity in the UV range. Another object is to provide a low cost and simplified method of manufacturing a device.
  • a device for detecting ultraviolet radiation has one
  • the semiconductor body is based, for example, on Al m Ga n - m In n N with 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1.
  • the active layer is particularly in terms of their
  • the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be n-doped or p-doped, or vice versa.
  • the active layer is preferred
  • the active layer and the first semiconductor layer may be different
  • a lattice parameter of a layer is, in particular, an actual, for example, in a semiconductor body
  • a lattice constant of a layer is to be understood as meaning a lateral lattice spacing of this layer in the completely relaxed state.
  • Lattice constant is thus a material-specific quantity, while the lattice parameter depends on the state of the relevant layer and can therefore assume different values, for example if the relevant layer is partially
  • braced maximum tensioned or partially relaxed.
  • a lateral direction is generally understood to mean a direction along, in particular parallel to, a
  • Main extension surface approximately parallel to one
  • Main extension plane of the active layer is directed.
  • the vertical direction is parallel to one
  • the vertical direction and the lateral direction are
  • the piezoelectric field generated within the active layer can counteract the spontaneous polarization field generated within the active layer, whereby the entire internal electric field is weakened in the active layer.
  • the piezoelectric field generated within the active layer is reduced, in particular reduced to zero, as a result of which a high electric field is achieved overall within the active layer.
  • Charge carriers are separated in the form of electron-hole pairs from the internal electric field in the active layer, so that electrons drift to the positive potential about the p-type second semiconductor layer and holes to the negative potential approximately to the n-type first Semiconductor layer drift, a high internal electric field in the active layer leads to a particularly efficient transport of the photoelectrically generated charge carriers, whereby the efficiency or the
  • Sensitivity of the device are particularly increased.
  • the first semiconductor layer is braced with regard to its lattice constant, for instance clamped in a compressive manner.
  • the first semiconductor layer directly adjoins the active layer. Also, it is possible that the active layer to a
  • Transition layer adjacent wherein the transition layer
  • Lattice constant braced preferably clamped compressively.
  • the active layer is formed intrinsically. Is the active one
  • the active layer may be undoped or substantially undoped.
  • a substantially undoped layer is to be understood in particular as a layer which
  • Production-related traces of dopants or such has low doping concentration that their properties are not or only insignificantly influenced by the doping. Due to the intrinsically formed active layer, the n-type first semiconductor layer does not directly adjoin the p-type second semiconductor layer, whereby a larger space charge zone is formed upon application of a reverse voltage in which photons are generated compared to conventional diodes
  • Charge carrier pairs are absorbed.
  • the component is thus preferred as a UV detector
  • the device is a PIN diode.
  • the active layer is about as regards their
  • Material composition arranged such that UV radiation is absorbed during operation of the device of the active layer, whereby charge carriers can be generated in particular in the form of electron-hole pairs in the active layer. Are in the active layer charge carriers of different electrical charges through
  • detector signals can be generated in the form of electrical signals by
  • the active layer is lightly doped.
  • a layer is generally understood, having a doping concentration of less than ⁇ - cm ⁇ " ⁇ in particular of less than 10 ⁇ cm. 3
  • the second semiconductor layer is braced with respect to its lattice constant or has the same lattice parameter as the active layer, at least in regions, for example along a lateral direction.
  • the second semiconductor layer may
  • the second semiconductor layer is braced with respect to the active layer, tensed approximately tensil.
  • mechanically relaxed active layer is arranged in this case between two mechanically strained semiconductor layers, preferably between the compressively strained first semiconductor layer and the tensilely strained second
  • the active layer is in direct mechanical with both the first and the second semiconductor layer
  • a compressively strained layer is generally understood a layer whose material-specific
  • Lattice spacing namely the lattice parameter of the relevant layer is approximately in the semiconductor body.
  • a tensils strained layer is generally understood a layer whose material-specific lattice constant is smaller than the actual lateral lattice spacing, namely the
  • the active layer has a relaxation degree of at least 0.3, for example at least 0.5, in particular at least 0.7 or preferably at least 0.9.
  • - ar is the lattice constant of the layer A, that is the
  • Reference grid spacing, in particular lattice parameter or lattice constant of a layer is, on which the layer A is grown.
  • lattice parameter or lattice constant of a layer is, on which the layer A is grown.
  • the degree of relaxation thus indicates the degree of degradation of the mechanical stresses within the layer in question.
  • maximum tension for example at
  • the active layer is completely relaxed.
  • first and / or the second semiconductor layer may be partially strained, and for this to have a degree of relaxation, in particular less than 0.5, approximately less than 0.3, preferably less than 0.2 or less than 0.1 /having.
  • the first semiconductor layer is an n-doped GaN layer
  • the active layer is approximately one
  • Semiconductor body can on a pure GaN layer as
  • Buffer layer may be formed.
  • the first semiconductor layer and the active layer are each on Al m Ga n -mI n n N with 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1 based.
  • the active layer is based on AlGaN or AlGaInN.
  • the aluminum content of the active layer determines in particular a cut-off wavelength (English: cut-off wavelength) of the sensitive spectral range of the
  • the cut-off wavelength shifts towards a shorter wavelength.
  • indium is added to the active layer, the cut-off wavelength shifts toward a longer wavelength. If the active layer has both aluminum and indium, the cut-off wavelength of the sensitive spectral range can be
  • UV detectors based on AlGaN or on AlGaInN are
  • the semiconductor body The semiconductor body.
  • the spontaneous polarization field depends in particular on the aluminum content of the individual layers of the semiconductor body.
  • the aluminum components influence the conduction or valence band edges of the semiconductor layers and thus also the Fermi levels of the semiconductor layers.
  • the differences in the Fermi levels in turn contribute to the increase of the internal electric field within the active layer.
  • the semiconductor layers may also be correspondingly highly n- or p-doped.
  • Indicated doping of the layers of the semiconductor body which are particularly suitable, inter alia, for the additional increase of the internal electric field in the active layer.
  • the first semiconductor layer has a higher aluminum content than the active layer.
  • both the first semiconductor layer and the active layer have a higher aluminum content than the active layer.
  • the Al content m in the active layer is between 5% and 30% inclusive, approximately between 10% and 20% inclusive.
  • the Al content in the first semiconductor layer may be between 20% and 80% inclusive, between about 30% and 60% inclusive, or between 40% and 60% inclusive.
  • the semiconductor layer may have a sufficiently large electrical transverse conductivity, so that can be dispensed with a current spreading layer approximately directly on the first semiconductor layer. Furthermore, a first contact for electrically contacting the first semiconductor layer approximately directly on the first
  • Semiconductor layer can be formed or arranged.
  • the first semiconductor layer and the active layer are each on Al m Ga n -mI n n N with 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1 and n + m ⁇ 1
  • the first semiconductor layer has a higher aluminum content than the active layer.
  • Both the first semiconductor layer and the second semiconductor layer are based on AlGaN.
  • the first semiconductor layer has an aluminum content which is higher than the aluminum content of the second semiconductor layer, for example at least twice or at least three times as high as the aluminum content of the second semiconductor layer.
  • the active layer is based on AlGaN or on AlGalnN.
  • the first semiconductor layer has a
  • Aluminum content that is at least twice or three times as high as an aluminum content of the second
  • the active layer and the second semiconductor layer may have a substantially equal amount of aluminum.
  • the aluminum content of the active layer and the second semiconductor layer may be at most 50%, for example at most 30% or at most 10%
  • the second semiconductor layer has a
  • Aluminum content between 0% and 15% inclusive, between and between 5% and 15% or between
  • the device has a radiation entrance surface, preferably on a p-doped side of the device, such as the side of the p-doped second semiconductor layer is formed. Because of the comparatively small
  • Layer thickness of the second semiconductor layer can UV radiation without large absorption losses through the second Semiconductor layer pass through to the active layer.
  • the component may have one or a further radiation entrance surface which is formed on an n-doped side of the component, for example on the side of the n-doped first semiconductor layer. Due to the comparatively high aluminum content in the n-doped first semiconductor layer, UV radiation can be larger even in comparison to the second semiconductor layer
  • Layer thickness without large absorption losses pass through the first semiconductor layer to the active layer.
  • the active layer and the first semiconductor layer are
  • the active layer has a larger one
  • the second semiconductor layer has a smaller layer thickness than the first semiconductor layer. Also, the second
  • the first semiconductor layer have a lower aluminum content and / or a higher doping concentration.
  • the first semiconductor layer is preferably in terms of its layer thickness designed such that it acts as a filter layer for portions of the radiation to be detected with energies higher than the band gap of the active layer.
  • the band gap of the active layer depends in particular on its aluminum and indium content and, in particular, determines the so-called cut-off wavelength of the sensitive spectral range of the component.
  • the first semiconductor layer acts as a filter layer for radiation components with wavelengths less than 250 nm, or less than 200 nm, or at least for radiation components with wavelengths between about 100 nm and 250 nm.
  • the first one is
  • Semiconductor layer is an n-doped AlGaN-based layer having a layer thickness between 50 nm and 800 nm inclusive, approximately including 50 nm and 300 nm, approximately between 100 nm and 300 nm inclusive, or between 200 nm and 300 nm inclusive.
  • the semiconductor body is grown on a buffer structure, for example epitaxially deposited.
  • the buffer structure is between the semiconductor body and a carrier of the
  • Component such as a growth substrate such as silicon or sapphire arranged.
  • Semiconductor layer approximately adjoins the buffer structure.
  • the buffer structure is undoped.
  • Buffer structure may be based on Al m Ga m N 0 ⁇ m ⁇ first
  • the buffer structure can be free of aluminum or
  • the buffer layer has a higher aluminum content than the first
  • the first semiconductor layer is preferably grown on the buffer layer such that the first semiconductor layer with respect to the buffer layer
  • first semiconductor layer and the buffer structure have the same lattice parameters at least at their common boundary surface.
  • the first semiconductor layer is preferably pseudomorphically grown on the buffer structure and is thus in relation to the
  • Buffer structure maximum braced. Apart from that, it is also conceivable that the first semiconductor layer is only partially braced relative to the buffer layer or to the carrier.
  • this is designed such that an aluminum content
  • Buffer structure on the first semiconductor layer, the active layer and to the second semiconductor layer monotonically decreases.
  • the carrier of the component is radiolucent.
  • the component may have a radiation-permeable contact layer, which in particular consists of a transparent electrical
  • the semiconductor body is arranged in the vertical direction approximately between the carrier and the contact layer. Both the carrier and the contact layer can each have a
  • UV radiation can be coupled into the active layer and there
  • this has a transition layer, in particular made of AlGaN, between the first semiconductor layer and the active layer.
  • the first semiconductor layer is preferably an n-doped AlGaN layer.
  • the active layer may be an intrinsically formed AlGaN layer or an AlGaInN layer.
  • the transition layer is formed intrinsically and may have an aluminum content which is at least twice as high as an aluminum content of the active
  • the transition layer has a
  • Layer thickness which is at most 30%, about not more than 20% or at most 10% and in particular at least 5% or at least 3% of a layer thickness of the active layer.
  • Transition layer is preferred with respect to the first
  • transition layer clamped in particular designed to be maximally braced.
  • the transition layer and the active layer may have the same material composition.
  • the aluminum contents in the transition layer and in the first semiconductor layer are preferably the same or differ by not more than 50%, 40%, 30%, 20% or at most 10% from each other. With the transition layer, a high crystal quality of the semiconductor body can be achieved, wherein the transition layer due to the higher
  • Current spreading layer can serve for the active layer.
  • the transition layer may be optional.
  • the buffer structure has a multilayer structure.
  • the buffer structure has partial layers which are different
  • the buffer layer includes a first sublayer of AlN and a second sublayer of AlGaN.
  • the first sub-layer is in the vertical direction between the carrier and the second
  • Partial layer arranged.
  • the second sub-layer will be on the first
  • Partial layer deposited In one embodiment of a method of manufacturing a device, a growth substrate is provided. A buffer structure is applied to the growth substrate
  • the active layer is formed on the first semiconductor layer, for example, in terms of their layer thickness, material selection or by suitably setting growth parameters such as pressure and
  • the first semiconductor layer can be formed on the buffer structure, for example with respect to its layer thickness, material selection or by suitably setting growth parameters such as pressure and temperature such that the first semiconductor layer with respect to its lattice constant braced in particular with respect to the buffer structure and / or on the Aufwachsssusbtrat, in particular is clamped compressively.
  • the buffer structure and the semiconductor body are deposited epitaxially on the growth substrate.
  • Relaxation degree of the active layer can be realized by adjusting the layer thickness of the respective layer and / or by adjusting growth parameters.
  • the active layer is already growing through training
  • the macroscopic behavior in advanced relaxation can be investigated, for example, by means of X-ray topography or X-ray diffractometry, in which the layer thickness and lattice parameter deviation of the relevant layer from the buffer structure or from the growth substrate are measured. From the
  • Grid parameter deviation the degree of relaxation of the respective layers can be determined.
  • Other methods for reducing tension for example by forming waviness or by interdiffusion at the growth surface of an epitaxial layer are also conceivable.
  • the growth substrate is designed to be radiation-permeable.
  • the first semiconductor layer is in particular an n-doped one
  • the method described above is particularly suitable for the production of a device as described above.
  • the features described in connection with the component can therefore also be used for the method and vice versa.
  • FIG. 1A shows an exemplary embodiment of a component in FIG.
  • FIG. 1B shows an exemplary embodiment of a component in FIG.
  • FIG. 2A shows a schematic representation of grid arrangement in homoepitaxy
  • FIG. 2B shows a schematic representation of lattice matching in heteroepitaxy
  • FIG. 2C is a schematic representation of lattice relaxation in heteroepitaxy
  • Figure 3 shows the course of the E-field strength along a
  • Figure 5 is a simulation of the current sensitivity of
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of a component 100 is shown in FIG. 1
  • FIG. 1A schematically shown in sectional view.
  • FIG. 1B schematically illustrates a component 100 in plan view.
  • a sectional view of the device 100 shown in FIG. 1B is taken along the line ⁇ ⁇ .
  • the component 100 has a carrier 1 and a semiconductor body 2 arranged on the carrier. In the vertical direction, a buffer structure 3 is arranged between the carrier 1 and the semiconductor body 2.
  • the carrier 1 is approximately a growth substrate, for example a sapphire substrate.
  • the carrier 1 is permeable to radiation.
  • the component 100 has a surface facing away from the carrier 1 of the
  • the component 100 has a front side 101 and a rear side 102 facing away from the front side.
  • the front side 101 is represented by a free-standing surface 51 of the contact layer 5 defined.
  • the rear side 102 is formed by a freestanding surface 11 of the carrier 1.
  • the component 100 is designed in particular as a UV detector chip. Both the carrier 1 and the contact layer 5 can each one
  • the semiconductor body 2 has a first semiconductor layer 21 with a layer thickness T1, a second semiconductor layer 22 with a layer thickness T2 and an active layer 23 arranged between the first and the second semiconductor layer with a layer thickness T3.
  • the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 are in particular n- or p-doped.
  • the active layer 23 is preferably intrinsic, namely intrinsically conductive.
  • the active layer 23 is approximately for the detection of electromagnetic radiation
  • the device 100 with the second semiconductor layer 22, the active layer 23 and the first semiconductor layer 21 has a p-i-n diode structure.
  • the semiconductor body preferably comprises or consists of a III-V semiconductor material.
  • the first semiconductor layer 21 and / or the second semiconductor layer 22 and / or the active layer 23 have an AlGaN-based or AlGalnN-based semiconductor layer.
  • the semiconductor body 2 has a transition layer 24 with a layer thickness T4.
  • the transition layer 24 is in particular an intrinsically formed AlGaN layer.
  • the transition layer 24 may have a higher aluminum content than the active layer 23.
  • the transition layer 24 is in the vertical direction between the first semiconductor layer 21 and the active layer 23.
  • transition layer 24 may also be optional.
  • semiconductor body 2 has a connection layer 25 with a layer thickness T5 between the second
  • connection layer 5 may be a p-type semiconductor layer, such as a p-type GaN layer.
  • Connection layer 25 can be as homogeneous as possible
  • connection layer 25 and the second semiconductor layer 22 are in direct mechanical contact.
  • the buffer layer 3 has a first according to FIG. 1A
  • Partial layer 31 and a second sub-layer 32 on.
  • Buffer layer 3 is preferably formed undoped.
  • the partial layers of the buffer layer 3 may be different
  • the first sub-layer 31 is an AlN-layer and the second sub-layer 32 is an AlGaN-layer.
  • the contact layer 5 contains a
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, usually metal oxides, such as
  • connection layer 25 may be such in terms of its doping and / or material selection
  • connection layer 25 as
  • the device 100 is shown in plan view on the front side 101 schematically.
  • the semiconductor body 2 may have an opening in which the first contact 41 is arranged.
  • the opening extends along the vertical direction in particular from the
  • the first contact 41 has a first contact point and a first contact finger that has an elongated basic shape and extends away from the contact point along a lateral direction.
  • the first contact finger may have a length which is approximately at least 30%, 50% or at least 70% of a width or a length of a surface on the front side 101 of the component 100.
  • the second contact 42 is U-shaped and surrounds the first contact 41 at least partially.
  • the second contact 42 has a contact point and two further contact fingers which extend laterally away from the contact point.
  • the further contact fingers can each have a length which is at least 30%, 50% or at least 70% of the width or length of the front side 101 of FIG Component 100 is.
  • the contact fingers may each have a width, for example, between
  • Front side 101 of the device 100 is.
  • the width of a contact finger is between 3 ym and 10 ym inclusive.
  • the contacts 41 and 42 cover in total
  • first contact 41 and / or the second contact 42 have other shapes /.
  • the first semiconductor layer 21 and the buffer structure 3 may have the same lattice parameter, approximately the same lateral lattice parameter.
  • the first semiconductor layer 21 may be applied pseudomorphically and epitaxially to the buffer layer 3.
  • the first semiconductor layer 21 is maximally braced with respect to the lattice structure 3. It is possible for the first semiconductor layer 21, the transition layer 24 and the buffer structure 3 or at least the second sub-layer 32 of the buffer structure 3 to have the same lateral grid parameter. Also, it is possible that the first
  • Semiconductor layer 21 is only partially braced with respect to the buffer structure 3. In this case, the first semiconductor layer 21 and the buffer structure 3
  • the active layer 23 is in terms of their lattice constant with respect to the first semiconductor layer 21 and / or in relation relaxed on the lattice structure 3, preferably completely relaxed.
  • the second semiconductor layer 22 may have respect to the lattice constant with respect to the first
  • FIGS. 2A to 2C show exemplary grid arrangements, in particular along a growth boundary surface indicated by the line BB.
  • Crystal structure of the upper layer in Fig. 2B is compressed in lateral directions due to lattice matching with the crystal structure of the lower layer. While the vertical lattice parameter is usually compressed or distorted by transverse contraction in accordance with the Poisson law, the lateral lattice parameter fits the upper one Layer to the lattice parameter or the lattice constant of the lower layer. The upper layer is thus strained (English: strained), in particular compressively clamped. In FIG. 2C, it is shown that the upper layer is relaxed due to defect formations on the growth boundary surface. In a complete relaxation, both the vertical and the lateral lattice parameters usually correspond to the
  • Figure 3 shows different field strength curves of the internal electric field E along a vertical direction Y be different configurations of the semiconductor body 2. Specifically, Figure 3 shows simulated field strength curves Cl, C2 and C3 for a device 100 with the following configuration:
  • the device 100 in this case has a lateral width of about 500 ym and a lateral length of about 830 ym, wherein to illustrate the curves Cl, C2 and C3 the Field strength along a shown in Figure 3
  • Cut line DD ⁇ which is about 158 ym from one edge of the
  • the curve C1 shows the field intensity profile along the vertical direction Y in the case where the first semiconductor layer 21, the transition layer 24, the active layer 23 and the second semiconductor layer 22 are braced with respect to the first buffer layer 31.
  • the curve C2 shows the field intensity profile along the vertical direction Y in the case where the first semiconductor layer 21, the transition layer 24, the active layer 23 and the second semiconductor layer 22
  • the curve C3 shows the field strength profile along the vertical direction Y in the case that the first semiconductor layer 21 and the transition layer 24 are compressively clamped with respect to the first buffer layer 31, the second semiconductor layer 22 is tensilely clamped with respect to the active layer 23, while the active layer 23 is completely relaxed. It is clear from the curves shown in FIG. 3 that the tension or the relaxation of the individual layers of the semiconductor body 2 are large
  • the internal electric field has an average of -2, 96 * 10 3 V / cm for Cl, an average of 1, 17 * 10 4 V / cm for C2 and a
  • FIG. 4 different simulations of the
  • Component 100 with respect to the wavelength ⁇ in a front-side detection of UV radiation namely on the front side 101, left linear and right logarithmic shown.
  • Quantum efficiency is 100%, a curve R-EQE of the theoretical current sensitivity when the external
  • Quantum efficiency is 100% and curves Rl, R2 and R3 of the current sensitivity of the device 100 each shown as a function of the wavelength ⁇ .
  • Curves Rl, R2 and R3 clearly show that the device 100 has a high current sensitivity R at wavelengths smaller than 350 nm, in particular smaller than 325 nm, only for the case for the curve R3 in which the first semiconductor layer 21 is braced and the active layer 23 is relaxed, achieves.
  • the current sensitivity R at the curve R3 reaches approximately 50% of the theoretical
  • Component 100 - as illustrated by the waveforms Rl and R2 - apparently greatly reduced due to the low field strength of the internal electric field in the region of the active layer 23.
  • Front detection corresponds to the curve R3 shown in FIG. From the curve R3b for the
  • the device 100 as a narrow-band photodetector for UV radiation
  • Embodiment of the first semiconductor layer namely the n-doped AlGaN layer, as a filter layer for shorter
  • Wavelengths in this case for wavelengths less than 250 nm, attributed.
  • a narrow-band photodetector with a current sensitivity width of approximately 100 nm can thus be realized. It can also be seen from FIG. 5 that, as compared to the front side detection, the device 100 has a higher current sensitivity at wavelengths between approximately 250 nm and 350 nm during the backside detection. This effect can be explained by the fact that UV radiation does not have to pass through the second semiconductor layer 22 and the connection layer 25, namely not through the p-doped GaN and p-doped AlGaN in the case of the backside detection, and is thereby partly absorbed. To obtain a narrow-band UV detector with a
  • the device 100 is configured such that coupled electromagnetic radiation first passes through the first p-doped semiconductor layer 21 such as AlGaN before it from the active layer 23 for the generation of
  • the growth substrate 1 is removed from the semiconductor body 2 or is thinned such that the device 100 is free or substantially free of a growth substrate.
  • the component can be configured as a thin-film detector chip or as a detector chip chip.
  • Sensitivity and efficiency of a device are significantly increased. Due to the improved sensitivity and efficiency, the device can be smaller, more compact and more compact be made in particular cheaper. If the semiconductor layer is additionally designed as a filter for high-energy components of the electromagnetic radiation to be detected, the wavelength selectivity of the
  • Component be set such that the device is designed as a narrow-band detector approximately.
  • German Patent Application 10 2016 110 041.2 is claimed, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

Landscapes

  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein Bauelement (100) zum Detektieren von UV-Strahlung mit einem auf AlmGa1-n-mInnN mit 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m < 1 basierten Halbleiterkörper (2) angegeben, wobei der Halbleiterkörper eine erste Halbleiterschicht (21), eine zweite Halbleiterschicht (22) und eine dazwischen liegende aktive Schicht (23) aufweist. Dabei ist die erste Halbleiterschicht n-dotiert, die zweite Halbleiterschicht p-dotiert und die aktive Schicht zur Erzeugung von Ladungsträgerpaaren durch Strahlungsabsorption ausgebildet. Außerdem ist der Halbleiterkörper derart ausgebildet, dass die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements angegeben.

Description

Beschreibung
Bauelement zum Detektieren von UV-Strahlung und Verfahren zur Herstellung eines Bauelements
Es wird ein Bauelement zum Detektieren von
Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements zum Detektieren von UV-Strahlung angegeben.
Bei der Detektion von UV-Strahlung ist eine hohe
Empfindlichkeit eines Detektors im UV-Bereich erwünscht.
Hingegen soll möglicher Einfluss von Strahlung etwa im sichtbaren oder im infraroten Spektralbereich unterdrückt werden.
Eine Aufgabe ist es, ein Bauelement zum Detektieren von UV- Strahlung mit einer verbesserten Quanteneffizienz und einer erhöhten Empfindlichkeit im UV-Bereich anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein kostengünstiges und vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Bauelements anzugeben .
In mindestens einer Ausführungsform eines Bauelements zum Detektieren von Ultraviolettstrahlung weist dieses einen
Halbleiterkörper auf, der eine erste Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps und eine dazwischen liegende aktive Schicht aufweist. Der Halbleiterkörper ist etwa auf AlmGai-n- mInnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert. Die aktive Schicht ist insbesondere hinsichtlich deren
Materialzusammensetzung derart ausgebildet, dass die im
Betrieb des Bauelements eintreffende Ultraviolettstrahlung von der aktiven Schicht zur Erzeugung von Ladungsträgerpaaren absorbiert wird. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht können n-dotiert beziehungsweise p-dotiert sein oder umgekehrt. Bevorzugt ist die aktive Schicht
bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert. Die aktive Schicht und die erste Halbleiterschicht können verschiedene
Gitterparameter aufweisen.
Unter einem Gitterparameter einer Schicht ist insbesondere ein tatsächlicher etwa in einem Halbleiterkörper
vorzufindender lateraler Gitterabstand dieser Schicht zu verstehen. Unter einer Gitterkonstante einer Schicht ist insbesondere ein lateraler Gitterabstand dieser Schicht im vollständig relaxierten Zustand zu verstehen. Die
Gitterkonstante ist somit eine materialspezifische Größe, während der Gitterparameter von dem Zustand der betreffenden Schicht abhängt und kann daher verschiedene Werte annehmen, zum Beispiel wenn die betreffende Schicht teilweise
verspannt, maximal verspannt oder teilweise relaxiert ist.
Unter einer lateralen Richtung wird allgemein eine Richtung verstanden, die entlang, insbesondere parallel zu einer
Haupterstreckungsfläche, etwa parallel zu einer
Wachstumsoberfläche der aktiven Schicht verläuft. Unter einer vertikalen Richtung wird demgegenüber eine Richtung
verstanden, die quer, insbesondere senkrecht zu der
Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht gerichtet ist. Zum Beispiel ist die vertikale Richtung parallel zu einer
Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers gerichtet. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind
vorzugsweise senkrecht zueinander. Es wurde überraschend festgestellt, dass ein besonders hohes inneres elektrisches Feld (Englisch: built-in electrical field) in der aktiven Schicht erzielt ist, wenn die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist. Dies widerspricht nämlich der üblichen Erfahrung, dass relaxierte Schichten Defekte ausbilden und dadurch erhöhte Verluste aufweisen. Die Erzielung eines hohen inneren elektrischen Feldes ist in diesem Fall auf den piezoelektrischen Effekt, insbesondere auf das Zusammenspiel zwischen spontanem
Polarisationsfeld und piezoelektrischem Feld innerhalb der aktiven Schicht zurückzuführen. Beim piezoelektrischen Effekt entstehen innere elektrische Felder durch mechanische
Verspannungen . Die Richtung der Verspannung spielt dabei eine entscheidende Rolle für die piezoelektrischen Felder und somit für das gesamte innere elektrische Feld in der aktiven Schicht. Ist die aktive Schicht bezüglich deren
Gitterkonstante verspannt, etwa kompressiv verspannt, kann das innerhalb der aktiven Schicht erzeugte piezoelektrische Feld dem innerhalb der aktiven Schicht erzeugten spontanen Polarisationsfeld entgegenwirken, wodurch das gesamte innere elektrische Feld in der aktiven Schicht geschwächt wird. Ist die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante hingegen relaxiert ausgebildet, wird das innerhalb der aktiven Schicht erzeugte piezoelektrische Feld reduziert, insbesondere auf Null reduziert, wodurch insgesamt ein hohes elektrisches Feld innerhalb der aktiven Schicht erzielt ist.
Da die durch die Strahlungsabsorption generierten
Ladungsträger in Form von Elektron-Loch-Paaren vom inneren elektrischen Feld in der aktiven Schicht getrennt werden, sodass Elektronen zum positiven Potential etwa zur p- leitenden zweiten Halbleiterschicht driften und Löcher zum negativen Potential etwa zur n-leitenden ersten Halbleiterschicht driften, führt ein hohes inneres elektrisches Feld in der aktiven Schicht zu einem besonders effizienten Transport von den photoelektrisch generierten Ladungsträgern, wodurch die Effizienz bzw. die
Empfindlichkeit des Bauelements besonders erhöht sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die erste Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante verspannt, etwa kompressiv verspannt. Insbesondere grenzt die erste Halbleiterschicht unmittelbar an die aktive Schicht an. Auch ist es möglich, dass die aktive Schicht an eine
Übergangsschicht angrenzt, wobei die Übergangsschicht
insbesondere pseudomorph auf die erste Halbleiterschicht aufgewachsen ist. Es wurde festgestellt, dass die Verstärkung des inneren elektrischen Feldes innerhalb der aktiven Schicht zusätzlich erhöht ist, wenn die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist und die erste
Halbleiterschicht gleichzeitig bezüglich deren
Gitterkonstante verspannt, bevorzugt kompressiv verspannt ist. Bei einer kompressiven Verspannung werden laterale
Gitterabstände der ersten Halbleiterschicht zusammengepresst . Das dadurch entstehende piezoelektrische Feld in der ersten Halbleiterschicht führt insbesondere zu einer zusätzlichen Verstärkung des inneren elektrischen Feldes innerhalb der aktiven Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die aktive Schicht intrinsisch ausgebildet. Ist die aktive
Schicht intrinsisch - also eigenleitend - ausgebildet, kann die aktive Schicht undotiert oder im Wesentlichen undotiert sein. Unter einer im Wesentlichen undotierten Schicht ist insbesondere eine Schicht zu verstehen, die
herstellungsbedingt Spuren von Dotierstoffen oder eine derart geringe Dotierkonzentration aufweist, dass deren Eigenschaften von der Dotierung nicht oder unwesentlich beeinflusst sind. Aufgrund der intrinsisch ausgebildeten aktiven Schicht grenzt die n-leitende erste Halbleiterschicht nicht unmittelbar an die p-leitende zweite Halbleiterschicht an, wodurch im Vergleich zu konventionellen Dioden eine größere Raumladungszone bei Anlegen einer Sperrspannung gebildet wird, in der Photonen zur Erzeugung von
Ladungsträgerpaaren absorbiert werden.
Das Bauelement ist somit bevorzugt als UV-Detektor
insbesondere mit einer PIN-Diodenstruktur (Positive Intrinsic Negative) beziehungsweise mit einem PIN-Übergang
ausgestaltet. Beispielsweise ist das Bauelement eine PIN- Diode. Die aktive Schicht ist etwa hinsichtlich deren
Materialzusammensetzung derart eingerichtet, dass UV- Strahlung im Betrieb des Bauelements von der aktiven Schicht absorbiert wird, wodurch Ladungsträger insbesondere in Form von Elektron-Loch-Paaren in der aktiven Schicht generiert werden können. Werden in der aktiven Schicht Ladungsträger verschiedener elektrischer Ladungen etwa durch
Strahlungsabsorption erzeugt, können Detektorsignale in Form von elektrischen Signalen generiert werden, indem
unterschiedliche Ladungsträger je nach deren elektrischen Ladungen in die erste oder in die zweite Halbleiterschicht driften. Die in die aktive Schicht einfallenden Photonen werden somit durch den inneren Photoeffekt in einen
elektrischen Strom umgewandelt. Alternativ ist es auch denkbar, dass die aktive Schicht schwach dotiert ist. Unter einer schwach dotierten Schicht wird allgemein eine Schicht verstanden, die eine Dotierkonzentration von weniger als ΙΟ-^ cm"^ insbesondere von weniger als 10^ cm-3 aufweist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die zweite Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante verspannt oder weist zumindest bereichsweise, etwa entlang einer lateralen Richtung, denselben Gitterparameter wie die aktive Schicht auf. Die zweite Halbleiterschicht kann
zumindest an deren der aktiven Schicht zugewandter Oberfläche einen Gitterparameter aufweisen, die einem Gitterparameter oder einer Gitterkonstante der aktiven Schicht entspricht beziehungsweise identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Bevorzugt ist die zweite Halbleiterschicht in Bezug auf die aktive Schicht verspannt, etwa tensil verspannt. Die
mechanisch relaxierte aktive Schicht ist in diesem Fall zwischen zwei mechanisch verspannten Halbleiterschichten angeordnet, bevorzugt zwischen der kompressiv verspannten ersten Halbleiterschicht und der tensil verspannten zweiten
Halbleiterschicht, wodurch das innere elektrische Feld in der aktiven Schicht zusätzlich erhöht ist. Insbesondere befindet sich die aktive Schicht sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Halbleiterschicht im direkten mechanischen
Kontakt.
Unter einer kompressiv verspannten Schicht wird allgemein eine Schicht verstanden, deren materialspezifische
Gitterkonstante größer als der tatsächliche laterale
Gitterabstand, nämlich der Gitterparameter der betreffenden Schicht etwa im Halbleiterkörper ist. Unter einer tensil verspannten Schicht wird allgemein eine Schicht verstanden, deren materialspezifische Gitterkonstante kleiner als der tatsächliche laterale Gitterabstand, nämlich der
Gitterparameter der betreffenden Schicht etwa im
Halbleiterkörper ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die aktive Schicht einen Relaxationsgrad von mindestens 0,3, etwa mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,7 oder bevorzugt mindestens 0,9 auf.
Unter einem Relaxationsgrad G einer Schicht A wird
insbesondere ein Betrag eines Quotienten aus der relativen lateralen Gitterfehlpassung Gl = (al - af)/af und der relaxierten Gitterfehlpassung Gr = (ar - af)/af verstanden, nämlich G = |G1/Gr|= | (al-af) / (ar-af) I , wobei
- al der Gitterparameter der Schicht A entlang der
lateralen Richtung etwa entlang einer
Wachstumsoberfläche der Schicht A ist,
- ar die Gitterkonstante der Schicht A ist, also der
Gitterparameter der Schicht A im vollständig entspannten beziehungsweise im vollständig relaxierten Zustand, und
- af ein Referenzgitterabstand für die Bestimmung des
Relaxationsgrads der Schicht A ist, wobei der
Referenzgitterabstand insbesondere Gitterparameter oder Gitterkonstante einer Schicht ist, auf die die Schicht A aufgewachsen ist. Zum Beispiel kann der
Referenzgitterabstand Gitterkonstante eines
Aufwachssubstrats , Gitterparameter oder Gitterkonstante einer Pufferschicht bzw. einer an die Schicht A
unmittelbar angrenzenden Schicht sein. Im Zweifel kann af als Gitterparameter einer Schicht angenommen werden, auf die die Schicht A unmittelbar aufgebracht ist.
Der Relaxationsgrad gibt somit den Grad des Abbaus der mechanischen Spannungen innerhalb der betreffenden Schicht an. Bei vollständiger Relaxation ist G = 1, da al und ar identisch sind. Bei maximaler Verspannung, etwa bei
pseudomorphem Wachstum, ist G = 0, da al den Wert des Referenzgitterabstands af annimmt. Im letzteren Fall ist die Gitterstruktur der betreffenden Schicht entlang der lateralen Richtung maximal verzehrt, sodass die mechanische Spannung in der betreffenden Schicht am höchsten ist.
Bevorzugt ist die aktive Schicht vollständig relaxiert.
Weiterhin bevorzugt sind/ist die erste und/oder die zweite Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante maximal oder im Wesentlichen maximal verspannt. Mit anderen Worten kann deren Relaxationsgrad G Null oder nahe Null sein. In solchen Fällen können die piezoelektrischen Felder etwa an Grenzflächen zwischen der aktiven Schicht und den
benachbarten Halbleiterschichten besonders verstärkt sein, wodurch eine entsprechend hohe Feldstärke des inneren
elektrischen Feldes in der aktiven Schicht erzielt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste und/oder die zweite Halbleiterschicht teilweise verspannt sind/ist und dabei einen Relaxationsgrad insbesondere kleiner 0,5, etwa kleiner als 0,3, bevorzugt kleiner als 0,2 oder kleiner als 0,1 aufweisen/aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Halbleiterkörper auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1 und m = 0 basiert. Insbesondere ist die erste Halbleiterschicht eine n- dotierte GaN-Schicht, die aktive Schicht etwa eine
intrinsisch ausgebildete InGaN-Schicht und die zweite
Halbleiterschicht eine p-dotierte GaN-Schicht. Der
Halbleiterkörper kann auf einer reinen GaN-Schicht als
Pufferschicht ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die erste Halbleiterschicht und die aktive Schicht jeweils auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert. Zum Beispiel ist die aktive Schicht auf AlGaN oder auf AlGaInN basiert. Der Aluminiumgehalt der aktiven Schicht bestimmt insbesondere eine Grenzwellenlänge (Englisch: cut- off wavelength) des empfindlichen Spektralbereichs des
Bauelements. Mit zunehmendem Aluminiumgehalt verschiebt sich die Grenzwellenlänge in Richtung kürzerer Wellenlänge. Wird Indium der aktiven Schicht zugesetzt, verschiebt sich die Grenzwellenlänge in Richtung längerer Wellenlänge. Weist die aktive Schicht sowohl Aluminium als auch Indium auf, kann die Grenzwellenlänge des empfindlichen Spektralbereichs
vereinfacht und präzise eingestellt werden. UV-Detektoren basierend auf AlGaN beziehungsweise auf AlGaInN sind
gegenüber konventionellen Photodioden etwa aus Silizium dahingehend besonders bevorzugt, dass sie auch ohne externe Filter unempfindlich gegenüber sichtbarem und/oder infrarotem Licht sind. Außerdem zeigen solche Bauelemente kaum oder keine Degradation bei Bestrahlung mit UV-Licht. Insbesondere ist das hier beschriebene Bauelement frei von externen
Filtern, etwa frei von Filtern außerhalb des
Halbleiterkörpers.
Es wurde festgestellt, dass das spontane Polarisationsfeld insbesondere von dem Aluminiumanteil der einzelnen Schichten des Halbleiterkörpers abhängt. Gleichzeitig beeinflussen die Aluminiumanteile die Leitungs- bzw. Valenzbandkanten der Halbleiterschichten und somit auch die Fermi-Niveaus der Halbleiterschichten. Die Unterschiede in den Fermi-Niveaus tragen wiederum zur Erhöhung des inneren elektrischen Feldes innerhalb der aktiven Schicht bei. Zur Einstellung der Fermi- Niveaus können die Halbleiterschichten außerdem entsprechend hoch n- beziehungsweise p-dotiert sein. Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele des
Bauelements mit unterschiedlichen bevorzugten Ausgestaltungen hinsichtlich Aluminiumanteile, Schichtdicken und/oder
Dotierung der Schichten des Halbleiterkörpers angegeben, welche unter anderem zur zusätzlichen Erhöhung des inneren elektrischen Feldes in der aktiven Schicht besonders geeignet sind .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die erste Halbleiterschicht einen höheren Aluminiumanteil auf als die aktive Schicht. In diesem Fall können sowohl die erste Halbleiterschicht als auch die aktive Schicht
aluminiumhaltig sein. Insbesondere wird der AI-Anteil mit m in AlmGai-mN oder in AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 angegeben. Zum Beispiel beträgt der AI-Anteil m in der aktiven Schicht zwischen einschließlich 5% und 30%, etwa zwischen einschließlich 10% und 20%. Der AI-Anteil in der ersten Halbleiterschicht kann zwischen einschließlich 20% und 80%, etwa zwischen einschließlich 30% und 60% oder zwischen einschließlich 40% und 60% sein. Mit einem derart hohen
Aluminiumanteil kann die Halbleiterschicht eine ausreichend große elektrische Querleitfähigkeit aufweisen, sodass auf eine StromaufWeitungsschicht etwa unmittelbar auf der ersten Halbleiterschicht verzichtet werden kann. Des Weiteren kann ein erster Kontakt zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht etwa unmittelbar auf der ersten
Halbleiterschicht ausgebildet bzw. angeordnet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die erste Halbleiterschicht und die aktive Schicht jeweils auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1
basiert, wobei die erste Halbleiterschicht einen höheren Aluminiumanteil aufweist als die aktive Schicht. Zum Beispiel sind sowohl die erste Halbleiterschicht als auch die zweite Halbleiterschicht auf AlGaN basiert. Bevorzugt weist die erste Halbleiterschicht einen Aluminiumanteil auf, der höher ist als der Aluminiumanteil der zweiten Halbleiterschicht, etwa mindestens doppelt oder mindestens dreimal so hoch wie der Aluminiumanteil der zweiten Halbleiterschicht.
Gemäß einer Ausführungsvariante des Bauelements ist die aktive Schicht auf AlGaN oder auf AlGalnN basiert.
Insbesondere weist die erste Halbleiterschicht einen
Aluminiumanteil auf, der mindestens doppelt oder dreimal so hoch ist wie ein Aluminiumanteil der zweiten
Halbleiterschicht und/oder der aktiven Schicht. Die aktive Schicht und die zweite Halbleiterschicht können einen im Wesentlich gleichen Aluminiumanteil aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Aluminiumanteile der aktiven Schicht und der zweiten Halbleiterschicht höchstens um 50%, zum Beispiel höchstens um 30% oder höchstens um 10%
voneinander unterscheiden.
Insbesondere weist die zweite Halbleiterschicht einen
Aluminiumanteil zwischen einschließlich 0% und 15%, etwa zwischen einschließlich 5% und 15% oder zwischen
einschließlich 5% und 10% auf. Zum Beispiel ist eine
vertikale Schichtdicke der zweiten Halbleiterschicht zwischen einschließlich 5 nm und 60 nm, etwa zwischen einschließlich 10 nm und 60 nm oder zwischen einschließlich 10 nm und 30 nm. Das Bauelement weist eine Strahlungseintrittsfläche auf, die bevorzugt auf einer p-dotierten Seite des Bauelements, etwa auf der Seite der p-dotierten zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist. Aufgrund der vergleichsweise geringen
Schichtdicke der zweiten Halbleiterschicht kann UV-Strahlung ohne große Absorptionsverluste durch die zweite Halbleiterschicht hindurch zur aktiven Schicht gelangen.
Alternativ oder ergänzend kann das Bauelement eine oder eine weitere Strahlungseintrittsfläche aufweisen, die auf einer n- dotierten Seite des Bauelements, etwa auf der Seite der n- dotierten ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist. Aufgrund des vergleichsweise hohen Aluminiumgehalts in der n-dotierten ersten Halbleiterschicht kann UV-Strahlung selbst bei einer im Vergleich zu der zweiten Halbleiterschicht größeren
Schichtdicke ohne große Absorptionsverluste durch die erste Halbleiterschicht hindurch zur aktiven Schicht gelangen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die aktive Schicht und die erste Halbleiterschicht
hinsichtlich deren Schichtdicken und Aluminiumanteile derart ausgebildet, dass die erste Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante verspannt bleibt und die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante zumindest teilweise relaxiert ist. Insbesondere weist die aktive Schicht eine größere
Schichtdicke und/oder einen geringeren Aluminiumanteil auf als die erste Halbleiterschicht. Zwar kann die Relaxation der aktiven Schicht durch geeignetes Einstellen von
Wachstumsparametern erzielt werden. Wird die aktive Schicht jedoch ausreichend dick ausgebildet, kann eine Relaxation der aktiven Schicht insbesondere durch Ausbildung sogenannter Gleitlinien vereinfacht erzielt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die zweite Halbleiterschicht eine geringere Schichtdicke auf als die erste Halbleiterschicht. Auch kann die zweite
Halbleiterschicht im Vergleich zu der ersten
Halbleiterschicht einen geringeren Aluminiumanteil und/oder eine höhere Dotierkonzentration aufweisen. Bevorzugt ist die erste Halbleiterschicht hinsichtlich deren Schichtdicke derart ausgebildet, dass diese als Filterschicht für Anteile der zu detektierenden Strahlung mit Energien höher als die Bandlücke der aktiven Schicht wirkt. Die Bandlücke der aktiven Schicht hängt insbesondere von deren Aluminium- und Indiumgehalt ab und bestimmt insbesondere die sogenannte Grenzwellenlänge des empfindlichen Spektralbereichs des Bauelements. Zum Bespiel wirkt die erste Halbleiterschicht als Filterschicht für Strahlungsanteile mit Wellenlängen kleiner als 250 nm, oder kleiner als 200 nm oder zumindest für Strahlungsanteile mit Wellenlängen zwischen etwa 100 nm und 250 nm gebildet ist. Zum Beispiel ist die erste
Halbleiterschicht eine n-dotierte auf AlGaN basierte Schicht mit einer Schichtdicke zwischen einschließlich 50 nm und 800 nm, etwa einschließlich 50 nm und 300 nm, etwa zwischen einschließlich 100 nm und 300 nm oder zwischen einschließlich 200 nm und 300 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Halbleiterkörper auf eine Pufferstruktur aufgewachsen, etwa epitaktisch abgeschieden. Insbesondere ist die Pufferstruktur zwischen dem Halbleiterkörper und einem Träger des
Bauelements, etwa einem Aufwachssubstrat beispielsweise aus Silizium oder aus Saphir, angeordnet. Die erste
Halbleiterschicht grenzt etwa an die Pufferstruktur an.
Bevorzugt ist die Pufferstruktur undotiert. Die
Pufferstruktur kann auf AlmGai-mN mit 0 < m < 1 basiert sein. Die Pufferstruktur kann frei von Aluminium oder
aluminiumhaltig sein. Insbesondere weist die Pufferschicht einen höheren Aluminiumanteil auf als die erste
Halbleiterschicht. Die erste Halbleiterschicht ist bevorzugt derart auf die Pufferschicht aufgewachsen, dass die erste Halbleiterschicht in Bezug auf die Pufferschicht
beziehungsweise auf den Träger hinsichtlich der Gitterkonstante verspannt ist. Insbesondere weisen die erste Halbleiterschicht und die Pufferstruktur zumindest an deren gemeinsamer Grenzfläche denselben Gitterparameter auf. Die erste Halbleiterschicht ist bevorzugt auf die Pufferstruktur pseudomorph aufgewachsen und ist somit in Bezug auf die
Pufferstruktur maximal verspannt. Abgesehen davon ist es auch denkbar, dass die erste Halbleiterschicht in Bezug auf die Pufferschicht beziehungsweise auf den Träger lediglich teilweise verspannt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist dieses derart ausgebildet, dass ein Aluminiumanteil,
insbesondere ein mittlerer Aluminiumanteil, von der
Pufferstruktur über die erste Halbleiterschicht, die aktive Schicht und zu der zweiten Halbleiterschicht hin monoton abnimmt. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Verlaufs des Aluminiumanteils kann ein im Hinblick auf die
Kristallqualität hochwertiges Bauelement mit großer
Lebensdauer vereinfacht hergestellt werden. Auch sorgt eine solche Ausgestaltung für die Realisierung eines verstärkten inneren elektrischen Feldes in der aktiven Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Träger des Bauelements strahlungsdurchlässig. Das Bauelement kann eine strahlungsdurchlässige Kontaktschicht aufweisen, die insbesondere aus einem transparenten elektrisch
leitfähigen Oxid gebildet ist. Der Halbleiterkörper ist in der vertikalen Richtung etwa zwischen dem Träger und der Kontaktschicht angeordnet. Sowohl der Träger als auch die Kontaktschicht können jeweils eine
Strahlungsdurchtrittsfläche für die zu detektierende
elektromagnetische Strahlung aufweisen. Über diese
Strahlungsdurchtrittsfläche, die insbesondere als Strahlungseintrittsfläche des Bauelements dient, kann UV- Strahlung in die aktive Schicht eingekoppelt und dort
absorbiert werden. Insbesondere ist die erste
Halbleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und dem Träger angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Übergangsschicht insbesondere aus AlGaN zwischen der ersten Halbleiterschicht und der aktiven Schicht auf. Bevorzugt ist die erste Halbleiterschicht eine n-dotierte AlGaN-Schicht. Die aktive Schicht kann eine intrinsisch ausgebildete AlGaN-Schicht oder eine AlGaInN-Schicht sein. Bevorzugt ist die Übergangsschicht intrinsisch ausgebildet und kann einen Aluminiumanteil aufweisen, der mindestens doppelt so hoch ist wie ein Aluminiumanteil der aktiven
Schicht. Insbesondere weist die Übergangsschicht eine
Schichtdicke auf, die höchstens 30%, etwa höchstens 20% oder höchstens 10% und insbesondere mindestens 5% oder mindestens 3% einer Schichtdicke der aktiven Schicht beträgt. Die
Übergangsschicht ist bevorzugt in Bezug auf die erste
Halbleiterschicht verspannt, insbesondere maximal verspannt ausgebildet. Die Übergangschicht und die aktive Schicht können bis dieselbe Materialzusammensetzung aufweisen.
Allerdings können sie verschiedene Aluminiumanteile
aufweisen. Die Aluminiumanteile in der Übergangsschicht und in der ersten Halbleiterschicht sind bevorzugt gleich oder unterscheiden sich etwa höchstens um 50%, 40%, 30%, 20% oder höchstens um 10% voneinander. Mit der Übergangsschicht kann eine hohe Kristallqualität des Halbleiterkörpers erzielt werden, wobei die Übergangsschicht aufgrund des höheren
Aluminiumanteils etwa gleichzeitig als
Stromaufweitungsschicht für die aktive Schicht dienen kann. Abweichend davon kann die Übergangsschicht jedoch optional sein .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist Pufferstruktur mehrschichtig ausgebildet. Insbesondere weist die Pufferstruktur Teilschichten auf, die verschiedene
Materialzusammensetzungen aufweisen. Zum Beispiel enthält die Pufferschicht eine erste Teilschicht aus A1N und eine zweite Teilschicht aus AlGaN. Insbesondere ist die erste Teilschicht in vertikaler Richtung zwischen dem Träger und der zweiten
Teilschicht angeordnet. Zum Beispiel wird bei der Herstellung des Bauelements die zweite Teilschicht auf die erste
Teilschicht abgeschieden. In einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements wird ein Aufwachssubstrat bereitgestellt. Eine Pufferstruktur wird auf das Aufwachssubstrat
aufgebracht. Ein Halbleiterkörper mit einer ersten
Halbleiterschicht, einer aktiven Schicht und einer zweiten Halbleiterschicht wird in der genannten Schichtreihenfolge auf die Pufferstruktur aufgebracht. Die aktive Schicht wird auf der ersten Halbleiterschicht beispielsweise hinsichtlich deren Schichtdicke, Materialauswahl oder durch geeignetes Einstellen von Wachstumsparametern wie etwa Druck und
Temperatur derart ausgebildet, dass die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante insbesondere in Bezug auf die erste Halbleiterschicht oder auf die Pufferstruktur und/oder auf das Aufwachssusbtrat relaxiert ist. Analog kann die erste Halbleiterschicht auf der Pufferstruktur beispielsweise hinsichtlich deren Schichtdicke, Materialauswahl oder durch geeignetes Einstellen von Wachstumsparametern wie etwa Druck und Temperatur derart ausgebildet werden, dass die erste Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante insbesondere in Bezug auf die Pufferstruktur und/oder auf das Aufwachssusbtrat verspannt, insbesondere kompressiv verspannt ist . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Pufferstruktur und der Halbleiterkörper epitaktisch auf das Aufwachssubstrat abgeschieden. Ein vorgegebener
Relaxationsgrad der aktiven Schicht kann durch Einstellen der Schichtdicke der jeweiligen Schicht und/oder durch Einstellen von Wachstumsparametern realisiert werden. Bevorzugt wird die aktive Schicht bereits beim Wachstum durch Ausbildung
von sogenannten Misfitversetzungen relaxiert.
Diese sogenannte plastische Relaxation kann zunächst
thermisch aktiviert werden, wobei Misfitversetzungen durch Bildung von Gleitlinien erzeugt werden. Das makroskopische Verhalten bei fortgeschrittener Relaxation kann etwa mittels Röntgentopographie oder Röntgendiffraktometrie untersucht werden, bei der Schichtdicke und Gitterparameterabweichung der betreffenden Schicht von der Pufferstruktur oder von dem Aufwachssubstrat gemessen werden. Aus der
Gitterparameterabweichung kann der Relaxationsgrad der jeweiligen Schichten bestimmt werden. Weitere Methoden zum Abbau von Verspannungen, etwa durch Ausbildung von Welligkeit oder durch Interdiffusion an der Wachstumsoberfläche einer Epitaxieschicht sind auch denkbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Aufwachssubstrat strahlungsdurchlässig ausgebildet. Die erste Halbleiterschicht ist insbesondere eine n-dotierte
Halbleiterschicht, wobei die erste Halbleiterschicht
hinsichtlich deren Schichtdicke derart ausgebildet wird, dass diese als Filter für Strahlungsanteile mit Energien höher als die Bandlücke der aktiven Schicht, etwa für Strahlungsanteile mit Wellenlängen insbesondere kleiner als 250 nm oder kleiner als 220 nm oder kleiner als 200 nm wirkt.
Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt .
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Bauelements sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1A ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in
schematischen Schnittansicht,
Figur 1B ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in
Draufsicht,
Figur 2A eine schematische Darstellung von Gitteranordnung bei Homoepitaxie,
Figur 2B eine schematische Darstellung von Gitteranpassung bei Heteroepitaxie,
Figur 2C eine schematische Darstellung von Gitterrelaxation bei Heteroepitaxie,
Figur 3 den Verlauf der E-Feldstärke entlang einer
vertikalen Richtung bei unterschiedlichen Ausgestaltungen des Halbleiterkörpers, Figur 4 eine Simulation der Stromempfindlichkeit (Englisch: Responsivity) des Bauelements bei einer
vorderseitigen Detektierung, und Figur 5 eine Simulation der Stromempfindlichkeit des
Bauelements bei einer rückseitigen Detektierung.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden. Ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 ist in Figur
1A schematisch in Schnittansicht dargestellt. In Figur 1B ist ein Bauelement 100 in Draufsicht schematisch dargestellt. Insbesondere ist in Figur 1A eine Schnittansicht des in der Figur 1B dargestellten Bauelements 100 entlang der Linie ΑΑλ.
Das Bauelement 100 weist einen Träger 1 und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper 2 auf. In der vertikalen Richtung ist eine Pufferstruktur 3 zwischen dem Träger 1 und dem Halbleiterkörper 2 angeordnet. Der Träger 1 ist etwa ein Aufwachssubstrat beispielsweise ein Saphirsubstrat. Bevorzugt ist der Träger 1 strahlungsdurchlässig. Das Bauelement 100 weist auf einer dem Träger 1 abgewandten Oberfläche des
Halbleiterkörpers 2 eine Kontaktschicht 5 auf. Ein erster Kontakt 41 und ein zweiter Kontakt 42 zur elektrischen
Kontaktierung des Bauelements 100 sind insbesondere
unmittelbar auf der ersten Halbleiterschicht 1 bzw. auf der Kontaktschicht 5 angeordnet. Das Bauelement 100 weist eine Vorderseite 101 und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite 102 auf. In der Figur 1A ist die Vorderseite 101 durch eine freistehende Oberfläche 51 der Kontaktschicht 5 definiert. Die Rückseite 102 ist durch eine freistehende Oberfläche 11 des Trägers 1 gebildet. Das Bauelement 100 ist insbesondere als UV-Detektor-Chip ausgebildet. Sowohl der Träger 1 als auch die Kontaktschicht 5 können jeweils eine
Strahlungsdurchtrittsfläche 11 bzw. 51 für die zu
detektierende elektromagnetische Strahlung aufweisen.
Der Halbleiterkörper 2 weist eine erste Halbleiterschicht 21 mit einer Schichtdicke Tl, eine zweite Halbleiterschicht 22 mit einer Schichtdicke T2 und eine zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht 23 mit einer Schichtdicke T3 auf. Die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 sind insbesondere n- bzw. p-dotiert. Die aktive Schicht 23 ist bevorzugt intrinsisch, nämlich eigenleitend ausgebildet. Die aktive Schicht 23 ist etwa zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung
eingerichtet. Insbesondere weist das Bauelement 100 mit der zweiten Halbleiterschicht 22, der aktiven Schicht 23 und der ersten Halbleiterschicht 21 eine p-i-n-Diodenstruktur auf. Bevorzugt weist der Halbleiterkörper ein III-V- Halbleitermaterial auf oder besteht aus diesem.
Beispielsweise weisen die erste Halbleiterschicht 21 und/oder die zweite Halbleiterschicht 22 und/oder die aktive Schicht 23 eine auf AlGaN oder auf AlGalnN basierte Halbleiterschicht auf .
Der Halbleiterkörper 2 weist eine Übergangsschicht 24 mit einer Schichtdicke T4 auf. Die Übergangsschicht 24 ist insbesondere eine intrinsisch ausgebildete AlGaN-Schicht . Die Übergangsschicht 24 kann einen höheren Aluminiumanteil als die aktive Schicht 23 aufweisen. Die Übergangsschicht 24 ist in vertikaler Richtung zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und der aktiven Schicht 23 angeordnet. Die
Übergangsschicht 24 kann jedoch auch optional sein.
Des Weiteren weist Halbleiterkörper 2 eine Anschlussschicht 25 mit einer Schichtdicke T5 zwischen der zweiten
Halbleiterschicht 22 und der Kontaktschicht 5 auf, wobei die Anschlussschicht 5 eine p-leitende Halbleiterschicht, etwa eine p-dotierte GaN-Schicht sein kann. Durch die
Anschlussschicht 25 kann eine möglichst homogene
Stromverteilung in der zweiten Halbleiterschicht 22 erzielt werden. Insbesondere stehen die Anschlussschicht 25 und die zweite Halbleiterschicht 22 im direkten mechanischen Kontakt.
Die Pufferschicht 3 weist gemäß Figur 1A eine erste
Teilschicht 31 und eine zweite Teilschicht 32 auf. Die
Pufferschicht 3 ist bevorzugt undotiert ausgebildet. Die Teilschichten der Pufferschicht 3 können verschiedene
Materialzusammensetzungen und/oder verschiedene
Aluminiumanteile aufweist. Insbesondere weist die erste
Teilschicht 31, die zwischen dem Träger 1 und der zweiten Teilschicht 32 angeordnet ist, einen höheren Aluminiumanteil auf als die zweite Teilschicht 32. Zum Beispiel ist die erste Teilschicht 31 eine AIN-Schicht und die zweite Teilschicht 32 eine AlGaN-Schicht . Besonders bevorzugt enthält die Kontaktschicht 5 ein
transparentes leitfähiges Oxid (transparent conductive oxide, TCO) . Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, in der Regel Metalloxide, wie
beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Insbesondere besteht die Kontaktschicht 5 aus Indiumzinnoxid. Abweichend von Figur 1A ist es auch möglich, dass das Bauelement 100 frei von einer Kontaktschicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid ist. In diesem Fall kann die Anschlussschicht 25 im Hinblick auf deren Dotierung und/oder Materialauswahl derart
ausgebildet sein, dass die Anschlussschicht 25 als
Kontaktschicht und/oder als StromaufWeitungsschicht für die zweite Halbleiterschicht 22 wirkt.
In Figur 1B ist das Bauelement 100 in Draufsicht auf dessen Vorderseite 101 schematisch dargestellt. In Draufsicht kann der Halbleiterkörper 2 eine Öffnung aufweisen, in der der erste Kontakt 41 angeordnet ist. Die Öffnung erstreckt sich entlang der vertikalen Richtung insbesondere von der
Vorderseite 101 durch die Anschlussschicht 25, die zweite Halbleiterschicht 22, die aktive Schicht 23, die
Übergangsschicht 24 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21. In allen lateralen Richtungen sind die Öffnung und damit auch der erste Kontakt 41 von dem Halbleiterkörper 2 umgeben. Der erste Kontakt 41 weist eine erste Kontaktstelle und einen ersten Kontaktfinger auf, der eine längliche Grundform aufweist und sich entlang einer lateralen Richtung von der Kontaktstelle weg erstreckt. Zur Erzielung einer
gleichmäßigen Stromverteilung kann der erste Kontaktfinger eine Länge aufweisen, die etwa mindestens 30%, 50% oder mindestens 70% einer Breite oder einer Länge einer Oberfläche auf der Vorderseite 101 des Bauelements 100 beträgt.
Der zweite Kontakt 42 ist U-förmig ausgebildet und umschließt den ersten Kontakt 41 zumindest bereichsweise. In der Figur 1B weist der zweite Kontakt 42 eine Kontaktstelle und zwei weitere Kontaktfinger auf, die sich von der Kontaktstelle lateral weg erstrecken. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung können die weiteren Kontaktfinger jeweils eine Länge aufweisen, die etwa mindestens 30%, 50% oder mindestens 70% der Breite oder Länge der Vorderseite 101 des Bauelements 100 beträgt. Die Kontaktfinger können jeweils eine Breite aufweisen, die zum Beispiel zwischen
einschließlich 1% und 5% der Breite oder Länge der
Vorderseite 101 des Bauelements 100 beträgt. Zum Beispiel ist die Breite eines Kontaktfingers zwischen einschließlich 3 ym und 10 ym. Die Kontakte 41 und 42 bedecken insgesamt
bevorzugt höchstens 10%, höchstens 5% oder höchstens 3% der Vorderseite des Bauelements 100. Abweichend von Figur 1B ist es auch möglich, dass der erste Kontakt 41 und/oder der zweite Kontakt 42 andere Formen aufweisen/aufweist.
Gemäß einer Ausführungsvariante können die erste
Halbleiterschicht 21 und die aktive Schicht 23 derart
ausgebildet sein, dass die erste Halbleiterschicht 21 n- dotiert und bezüglich deren Gitterkonstante in Bezug auf die Pufferstruktur 3 verspannt ist. Die erste Halbleiterschicht 21 und die Pufferstruktur 3 können denselben Gitterparameter, etwa denselben lateralen Gitterparameter aufweisen. Zum
Beispiel kann die erste Halbleiterschicht 21 pseudomorph und epitaktisch auf die Pufferschicht 3 aufgebracht sein. In diesem Fall ist die erste Halbleiterschicht 21 in Bezug auf die Gitterstruktur 3 maximal verspannt. Es ist möglich, dass die erste Halbleiterschicht 21, die Übergangsschicht 24 und die Pufferstruktur 3 oder zumindest die zweite Teilschicht 32 der Pufferstruktur 3 denselben lateralen Gitterparameter aufweisen. Auch ist es möglich, dass die erste
Halbleiterschicht 21 in Bezug auf die Pufferstruktur 3 lediglich teilweise verspannt ist. In diesem Fall können die erste Halbleiterschicht 21 und die Pufferstruktur 3
verschiedene Gitterparameter aufweisen.
Die aktive Schicht 23 ist hinsichtlich deren Gitterkonstante in Bezug auf die erste Halbleiterschicht 21 und/oder in Bezug auf die Gitterstruktur 3 relaxiert, bevorzugt vollständig relaxiert. Die zweite Halbleiterschicht 22 kann hinsichtlich deren Gitterkonstante in Bezug auf die erste
Halbleiterschicht 21 und/oder in Bezug auf die Gitterstruktur 3 relaxiert ausgebildet sein. Die zweite Halbleitschicht 22 und/oder die Anschlussschicht 25 können/kann jedoch in Bezug auf die intrinsisch ausgebildete aktive Schicht 23 verspannt, insbesondere maximal verspannt sein. In den Figuren 2A bis 2C sind beispielhafte Gitteranordnungen insbesondere entlang einer durch die Linie BB λ angedeuteten Wachstumsgrenzoberfläche dargestellt .
Bei einer Homoepitaxie, bei der gleiches Material aufeinander aufgewachsen wird, sind die Gitterparameter benachbarter Schichten - wie in Figur 2A dargestellt - sowohl entlang vertikaler als auch lateraler Richtung identisch. Der
Gitterparameter entspricht in der Regel der
materialspezifischen Gitterkonstante der betreffenden
Schicht, sodass keine mechanische Spannung innerhalb dieser Schichten auftritt.
Bei einer Heteroepitaxie, bei der zwei unterschiedliche
Materialien aufeinander aufgewachsen werden, kann Verspannung auftreten. Wie in der Figur 2B dargestellt, können zwei verschiedene Schichten bei einem pseudomorphen Wachstum denselben lateralen Gitterparameter aufweisen. Die
Kristallstruktur der oberen Schicht in der Figur 2B wird aufgrund der Gitteranpassung mit der Kristallstruktur der unteren Schicht in lateralen Richtungen zusammengepresst . Während der vertikale Gitterparameter in der Regel durch Querkontraktion entsprechend dem Poissongesetz gestaucht oder gezerrt wird, passt der laterale Gitterparameter der oberen Schicht dem Gitterparameter bzw. der Gitterkonstante der unteren Schicht an. Die obere Schicht ist somit verspannt (Englisch: strained) , insbesondere kompressiv verspannt. In der Figur 2C wird dargestellt, dass die obere Schicht aufgrund von Defektbildungen an der Wachstumsgrenzoberfläche relaxiert ist (Englisch: relaxed) . Bei einer vollständigen Relaxation entsprechen sowohl der vertikale als auch der laterale Gitterparameter in der Regel der
materialspezifischen Gitterkonstante der betreffenden
Schicht .
Figur 3 zeigt verschiedene Feldstärkeverläufe des inneren elektrischen Feldes E entlang einer vertikalen Richtung Y be unterschiedlichen Ausgestaltungen des Halbleiterkörpers 2. Konkret zeigt die Figur 3 simulierte Feldstärkekurven Cl, C2 und C3 für ein Bauelement 100 mit folgender Ausgestaltung:
Figure imgf000027_0001
Das Bauelement 100 weist in diesem Fall eine laterale Breite von circa 500 ym und eine laterale Länge von circa 830 ym auf, wobei zur Darstellung der Kurven Cl, C2 und C3 die Feldstärke entlang einer in der Figur 3 dargestellten
Schnittlinie DD λ , die circa 158 ym von einer Kante des
Bauelements 100 lateral beabstandet ist, bestimmt wird. Die Kurve Cl zeigt den Feldstärkeverlauf entlang der vertikalen Richtung Y für den Fall, dass die erste Halbleiterschicht 21, die Übergangsschicht 24, die aktive Schicht 23 und die zweite Halbleiterschicht 22 in Bezug auf die erste Pufferschicht 31 verspannt sind. Die Kurve C2 zeigt den Feldstärkeverlauf entlang der vertikalen Richtung Y für den Fall, dass die erste Halbleiterschicht 21, die Übergangsschicht 24, die aktive Schicht 23 und die zweite Halbleiterschicht 22
relaxiert sind. Die Kurve C3 zeigt den Feldstärkeverlauf entlang der vertikalen Richtung Y für den Fall, dass die erste Halbleiterschicht 21 und die Übergangsschicht 24 in Bezug auf die erste Pufferschicht 31 kompressiv verspannt sind, die zweite Halbleiterschicht 22 bezüglich der aktiven Schicht 23 tensil verspannt ist, während die aktive Schicht 23 vollständig relaxiert ist. Anhand der in der Figur 3 dargestellten Kurvenverläufe wird deutlich, dass die Verspannung beziehungsweise die Relaxation der einzelnen Schichten des Halbleiterkörpers 2 großen
Einfluss auf die Feldstärke und Feldstärkeverteilung des inneren elektrischen Feldes im Bereich der aktiven Schicht 23 haben. Innerhalb der aktiven Schicht 23 (siehe die
Vergrößerung dieses Bereiches in der Figur 3) weist das innere elektrische Feld einen Mittelwert von -2, 96*103 V/cm für Cl, einen Mittelwert von 1, 17*104 V/cm für C2 und einen
Mittelwert von 1,26*105 V/cm für C3 auf. Im Fall Cl wird der Transport von photoelektrisch generierten Ladungsträgern, nämlich von Elektron-Loch-Paaren zu den entsprechenden
Halbleiterschichten, von dem inneren elektrischen Feld aufgrund der ungünstigen Ausrichtung des Feldes eher verhindert. Im Fall C3, bei dem die erste Halbleiterschicht 21 verspannt und die aktive Schicht 23 relaxiert ist, ist der Mittelwert des inneren elektrischen Feldes im Bereich der aktiven Schicht 23 im Vergleich zum Fall C2 um eine
Größenordnung also circa um Faktor 10 vergrößert. Dies führt zu einem besonders effizienten Transport von den in der aktiven Schicht 23 generierten Ladungsträgern, wodurch die Empfindlichkeit des Bauelements 100 erhöht ist. Es werden in Figur 4 verschiedene Simulationen der
Stromempfindlichkeit R (Englisch: Responsivity) des
Bauelements 100 hinsichtlich der Wellenlänge λ bei einer vorderseitigen Detektierung von UV-Strahlung, nämlich über die Vorderseite 101, links linear und rechts logarithmisch dargestellt.
In der Figur 4 dargestellt sind ein Verlauf R-IQE der
theoretischen Stromempfindlichkeit, wenn die interne
Quanteneffizienz (IQE) 100% beträgt, ein Verlauf R-EQE der theoretischen Stromempfindlichkeit, wenn die externe
Quanteneffizienz (EQE) 100% beträgt sowie Verläufe Rl, R2 und R3 der Stromempfindlichkeit des Bauelements 100 jeweils in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ dargestellt. Für die
Simulation der Kurven Rl, R2 und R3 wurden dieselbe Parameter wie für die in der Figur 3 dargestellten Kurven Cl, C2 beziehungsweise C3 zugrunde gelegt. Bei der Simulation wurde die Kontaktschicht 5 nicht berücksichtigt.
Anhand der Kurvenverläufe Rl, R2 und R3 wird deutlich, dass sich bei dem Bauelement 100 eine hohe Stromempfindlichkeit R bei Wellenlängen kleiner als 350 nm, insbesondere kleiner als 325 nm lediglich für den Fall für die Kurve R3, bei dem die erste Halbleiterschicht 21 verspannt und die aktive Schicht 23 relaxiert ist, erzielen lässt. Die Stromempfindlichkeit R bei der Kurve R3 erreicht circa 50% des theoretisch
bestmöglichen Wertes. Dies ist auf die hohe Feldstärke des inneren elektrischen Feldes im Bereich der aktiven Schicht 23 zurückzuführen.
In den anderen Fällen Rl und R2, bei den sowohl die erste Halbleiterschicht 21, die zweite Halbleiterschicht 22 als auch die aktive Schicht 23 entweder alle verspannt oder alle relaxiert sind, ist die Stromempfindlichkeit R des
Bauelements 100 - wie anhand der Kurvenverläufe Rl und R2 verdeutlicht - offenbar aufgrund der geringen Feldstärke des inneren elektrischen Feldes im Bereich der aktiven Schicht 23 stark reduziert.
Es werden in Figur 5 Simulation der Stromempfindlichkeit R3 des Bauelements 100 bei einer vorderseitigen Detektierung von UV-Strahlung und Simulation der Stromempfindlichkeit R3b des Bauelements 100 bei einer rückseitigen Detektierung von UV- Strahlung, nämlich über die Rückseite 102, links linear und rechts logarithmisch dargestellt.
Die in der Figur 5 dargestellte Kurve R3 für die
Stromempfindlichkeit des Bauelements 100 bei einer
vorderseitigen Detektierung entspricht der in der Figur 4 dargestellten Kurve R3. Aus der Kurve R3b für die
Stromempfindlichkeit des Bauelements 100 bei einer
rückseitigen Detektierung wird deutlich, dass das Bauelement 100 als schmalbandiger Photodetektor für UV-Strahlung
ausgestaltet werden kann. Dieser Effekt ist auf die
Ausgestaltung der ersten Halbleiterschicht, nämlich der n- dotierten AlGaN-Schicht , als Filterschicht für kürzere
Wellenlängen, in diesem Fall für Wellenlängen kleiner als 250 nm, zurückzuführen. Ein schmalbandiger Photodetektor mit einer Stromempfindlichkeitsbreite von circa 100 nm kann somit realisiert werden. Der Figur 5 kann außerdem entnommen werden, dass im Vergleich zu der vorderseitigen Detektierung das Bauelement 100 bei der rückseitigen Detektierung eine höhere Stromempfindlichkeit bei Wellenlängen zwischen circa 250 nm und 350 nm aufweist. Dieser Effekt kann dadurch erklärt werden, dass UV-Strahlung bei der rückseitigen Detektierung nicht durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die Anschlussschicht 25, nämlich nicht durch die p-dotierte GaN sowie p-dotierte AlGaN, hindurch treten muss und dabei teilweise absorbiert wird. Zur Erzielung eines schmalbandigen UV-Detektor mit einer
verbesserten Effizienz ist es daher auch denkbar, dass das Bauelement 100 derart ausgestaltet ist, dass eingekoppelte elektromagnetische Strahlung zunächst durch die erste p- dotierte Halbleiterschicht 21 etwa aus AlGaN hindurchtritt bevor sie von der aktiven Schicht 23 zur Erzeugung von
Ladungsträgerpaaren absorbiert wird. Es ist also auch
möglich, dass das Aufwachssubstrat 1 von dem Halbleiterkörper 2 entfernt oder derart gedünnt ist, dass das Bauelement 100 frei oder im Wesentlichen frei von einem Aufwachssubstrat ist. In diesem Fall kann das Bauelement als Dünnfilm- Detektorchip oder als Detektorflipchip ausgestaltet sein.
Durch Ausbildung einer relaxierten und insbesondere
intrinsisch ausgebildeten aktiven Schicht und/oder einer mechanisch verspannten, insbesondere an die aktive Schicht angrenzenden dotierten Halbleiterschicht können die
Empfindlichkeit und Effizienz eines Bauelements signifikant erhöht werden. Aufgrund der verbesserten Empfindlichkeit und Effizienz kann das Bauelement kleiner, kompakter und insbesondere kostengünstiger hergestellt werden. Wird die Halbleiterschicht zudem als Filter etwa für hochenergetische Anteile der zu detektierenden elektromagnetischen Strahlung ausgebildet, kann die Wellenlängenselektivität des
Bauelements derart eingestellt werden, dass das Bauelement etwa als schmalbandiger Detektor ausgestaltet ist.
Es wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 110 041.2 beansprucht, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
100 Bauelement
101 Vorderseite des Bauelements
102 Rückseite des Bauelements
I Träger/ Aufwachssubstrat
II Oberfläche des Trägers 2 Halbleiterkörper
21 erste Halbleiterschicht
22 zweite Halbleiterschicht
23 aktive Schicht
24 Übergangsschicht
25 Anschlussschicht
3 Pufferschicht
31 erste Teilschicht der Pufferschicht
32 zweite Teilschicht der Pufferschicht
41 erster Kontakt
42 zweiter Kontakt
5 Kontaktschicht
51 Oberfläche der Kontaktschicht
Tl Schichtdicke der ersten Halbleiterschicht
T2 Schichtdicke der zweiten Halbleiterschicht
T3 Schichtdicke der aktiven Schicht
T4 Schichtdicke der Übergangsschicht
T5 Schichtdicke der Anschlussschicht

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (100) zum Detektieren von
Ultraviolettstrahlung mit einem Halbleiterkörper (2), der eine erste Halbleiterschicht (21) eines ersten
Ladungsträgertyps, eine zweite Halbleiterschicht (22) eines zweiten Ladungsträgertyps und eine dazwischen liegende aktive Schicht (23) aufweist, wobei
- der Halbleiterkörper auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert ist,
- die erste Halbleiterschicht n-dotiert ist,
- die zweite Halbleiterschicht p-dotiert ist,
- die aktive Schicht hinsichtlich deren
Materialzusammensetzung derart ausgebildet ist, dass im Betrieb des Bauelements eintreffende
Ultraviolettstrahlung von der aktiven Schicht zur
Erzeugung von Ladungsträgerpaaren absorbiert wird, und
- die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante
relaxiert ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1,
das ein UV-Detektor-Chip ist, und zur Erzielung eines hohen inneren elektrischen Feldes innerhalb der aktiven Schicht (23) die erste Halbleiterschicht (21) bezüglich deren
Gitterkonstante verspannt ist und die aktive Schicht
bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist, wobei die erste Halbleiterschicht einen Relaxationsgrad kleiner als 0,5 und die aktive Schicht einen Relaxationsgrad von mindestens 0 , 3 aufweist .
3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Erhöhung des inneren elektrischen Feldes - die erste Halbleiterschicht (21) bezüglich einer
darunter liegenden Pufferschicht (31) kompressiv
verspannt ist,
- die zweite Halbleiterschicht (22) bezüglich der aktiven Schicht (23) tensil verspannt ist, und
- die relaxierte aktive Schicht zwischen der kompressiv verspannten ersten Halbleiterschicht und der tensil verspannten zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. 4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (23) intrinsisch ausgebildet ist.
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Halbleiterschicht (21) bezüglich deren Gitterkonstante verspannt ist.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Halbleiterschicht (22) bezüglich deren Gitterkonstante verspannt ist oder zumindest bereichsweise denselben Gitterparameter aufweist als die aktive Schicht (23) .
7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (23) vollständig relaxiert ist.
8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Halbleiterschicht (21) und die aktive
Schicht (23) jeweils auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m <
1 und n+m < 1 basiert sind, wobei die erste Halbleiterschicht einen höheren Aluminiumanteil aufweist als die aktive
Schicht .
9. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sowohl die erste Halbleiterschicht (21) als auch die zweite Halbleiterschicht (22) auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert sind, wobei die erste
Halbleiterschicht einen höheren Aluminiumanteil aufweist als die zweite Halbleiterschicht.
10. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Halbleiterschicht (21), die zweite
Halbleiterschicht (22) und die aktive Schicht (23) jeweils auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert sind, wobei die erste Halbleiterschicht einen Aluminiumanteil aufweist, der mindestens doppelt so hoch ist wie ein
Aluminiumanteil der zweiten Halbleiterschicht und/oder der aktiven Schicht.
11. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (23) und die erste
Halbleiterschicht (21) hinsichtlich deren Schichtdicken und Aluminiumanteile derart ausgebildet sind, dass die erste Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante verspannt bleibt und die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante zumindest teilweise relaxiert ist, wobei die aktive Schicht eine größere Schichtdicke und/oder einen geringeren
Aluminiumanteil aufweist als die erste Halbleiterschicht.
12. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Halbleiterschicht (22) eine geringere Schichtdicke, einen geringeren Aluminiumanteil und eine höhere Dotierkonzentration aufweist als die erste
Halbleiterschicht (21).
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (2) auf eine Pufferstruktur (3) aufgewachsen ist, wobei
- die erste Halbleiterschicht (21) an die Pufferstruktur angrenzt,
- die Pufferstruktur auf AlmGai-mN mit 0 < m < 1 basiert und undotiert ist, und
- die erste Halbleiterschicht und die Pufferstruktur
zumindest an deren gemeinsamer Grenzfläche denselben lateralen Gitterparameter aufweisen.
14. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem ein mittlerer Aluminiumanteil von der Pufferstruktur (3) über die erste Halbleiterschicht (21), die aktive Schicht (23) und zu der zweiten Halbleiterschicht (22) hin monoton abnimmt.
15. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen strahlungsdurchlässigen Träger (1) und eine
strahlungsdurchlässige Kontaktschicht (5) aufweist, wobei
- der Halbleiterkörper (2) zwischen dem Träger und der Kontaktschicht angeordnet ist,
- die Kontaktschicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Oxid gebildet ist, und
- der Träger und die Kontaktschicht jeweils eine
Strahlungsdurchtrittsfläche (11, 51) des Bauelements aufweisen .
16. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Halbleiterschicht (21) eine n-dotierte AlGaN-Schicht ist, die aktive Schicht (23) eine intrinsisch ausgebildete AlGaN-Schicht oder AlGalnN ist und eine
Übergangsschicht (24) aus AlGaN oder AlGalnN zwischen der ersten Halbleiterschicht und der aktiven Schicht angeordnet ist, wobei
- die Übergangsschicht intrinsisch ausgebildet ist,
- die Übergangsschicht einen Aluminiumanteil aufweist, der mindestens doppelt so hoch ist wie ein Aluminiumanteil der aktiven Schicht, und
- die Übergangsschicht eine Schichtdicke aufweist, die
höchstens 30% einer Schichtdicke der aktiven Schicht beträgt .
17. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (1);
- Aufbringen einer Pufferstruktur (3) auf das
Aufwachssubstrat ;
- Aufbringen des Halbleiterkörpers (2) mit der ersten
Halbleiterschicht (21), der aktiven Schicht (23) und der zweiten Halbleiterschicht (22) in der genannten
Reihenfolge auf die Pufferstruktur; und
- Ausbilden der aktiven Schicht auf der ersten
Halbleiterschicht derart, dass die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist.
18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Pufferstruktur (3) und der Halbleiterkörper (2) epitaktisch auf das Aufwachssubstrat (1) abgeschieden werden, wobei ein vorgegebener Relaxationsgrad der aktiven Schicht (23) durch Einstellen derer Schichtdicke und/oder durch
Einstellen von Wachstumsparametern realisiert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
bei dem - das Aufwachssubstrat (1) strahlungsdurchlässig
ausgestaltet ist, und
- die erste Halbleiterschicht (21) hinsichtlich deren Schichtdicke derart ausgebildet wird, dass diese als Filter für Strahlungsanteile mit Energien höher als die
Bandlücke der aktiven Schicht wirkt.
PCT/EP2017/062784 2016-05-31 2017-05-26 Bauelement zum detektieren von uv-strahlung und verfahren zur herstellung eines bauelements Ceased WO2017207441A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780033383.4A CN109196658B (zh) 2016-05-31 2017-05-26 用于检测uv辐射的器件和用于制造器件的方法
US16/306,522 US10510916B2 (en) 2016-05-31 2017-05-26 Component for detecting UV radiation and method for producing a component

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016110041.2A DE102016110041B4 (de) 2016-05-31 2016-05-31 Bauelement zum Detektieren von UV-Strahlung und Verfahren zur Herstellung eines Bauelements
DE102016110041.2 2016-05-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017207441A1 true WO2017207441A1 (de) 2017-12-07

Family

ID=58794085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/062784 Ceased WO2017207441A1 (de) 2016-05-31 2017-05-26 Bauelement zum detektieren von uv-strahlung und verfahren zur herstellung eines bauelements

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10510916B2 (de)
CN (1) CN109196658B (de)
DE (1) DE102016110041B4 (de)
WO (1) WO2017207441A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11495707B2 (en) * 2020-04-17 2022-11-08 Changchun Institute Of Optics, Fine Mechanics And Physics, Chinese Academy Of Sciences AlGaN unipolar carrier solar-blind ultraviolet detector and manufacturing method thereof
CN114709279A (zh) * 2022-06-07 2022-07-05 至芯半导体(杭州)有限公司 一种倒装结构的紫外探测器芯片
KR102675943B1 (ko) * 2022-11-29 2024-06-21 (주)제니컴 AlGaN/GaN 또는 AlGaN/AlGaN층의 이종접합층을 포함하는 고감도의 자외선을 감지하는 반도체 소자

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101188256A (zh) * 2007-12-10 2008-05-28 厦门大学 无应变InAlGaN/GaN PIN光电探测器
CN102214705B (zh) * 2011-05-28 2013-04-03 西安电子科技大学 AlGaN极化紫外光电探测器及其制作方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001007379A (ja) 1999-06-24 2001-01-12 Sharp Corp 窒化ガリウム系化合物半導体受光素子
GB2388957A (en) * 2002-05-24 2003-11-26 Imp College Innovations Ltd Quantum dots for extended wavelength operation
US6812495B2 (en) * 2002-06-19 2004-11-02 Massachusetts Institute Of Technology Ge photodetectors
US8802516B2 (en) 2010-01-27 2014-08-12 National Semiconductor Corporation Normally-off gallium nitride-based semiconductor devices
US20120104360A1 (en) 2010-10-29 2012-05-03 The Regents Of The University Of California Strain compensated short-period superlattices on semipolar or nonpolar gan for defect reduction and stress engineering
US9065000B2 (en) * 2011-03-02 2015-06-23 Gregory Belenky Compound semiconductor device on virtual substrate
CN104956498B (zh) 2013-01-31 2017-06-13 欧司朗光电半导体有限公司 半导体层序列和用于制造半导体层序列的方法
CN104300013B (zh) * 2014-05-05 2015-06-03 重庆大学 带有应变源的GeSn红外探测器
CN104576785B (zh) * 2014-12-04 2016-08-17 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种用于高In组分InGaAs探测器的突变弛豫缓冲层

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101188256A (zh) * 2007-12-10 2008-05-28 厦门大学 无应变InAlGaN/GaN PIN光电探测器
CN102214705B (zh) * 2011-05-28 2013-04-03 西安电子科技大学 AlGaN极化紫外光电探测器及其制作方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIAN-HONG YANG ET AL: "Polarization enhanced photoresponse of AlGaN p-i-n photodetectors : Enhanced photoresponse of AlGaN detectors", PHYSICA STATUS SOLIDI. A: APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE, vol. 212, no. 3, 1 March 2015 (2015-03-01), DE, pages 698 - 702, XP055383341, ISSN: 1862-6300, DOI: 10.1002/pssa.201431506 *
MCCLINTOCK R ET AL: "High quantum efficiency AlGaN solar-blind p-i-n photodiodes", APPLIED PHYSICS LETTERS, A I P PUBLISHING LLC, US, vol. 84, no. 8, 23 February 2004 (2004-02-23), pages 1248 - 1250, XP012062145, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.1650550 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20190221703A1 (en) 2019-07-18
CN109196658A (zh) 2019-01-11
DE102016110041B4 (de) 2025-09-18
US10510916B2 (en) 2019-12-17
DE102016110041A1 (de) 2017-11-30
CN109196658B (zh) 2022-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112013001544B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE69017396T2 (de) Lichtemittierende Diode mit einer elektrisch leitenden Fensterschicht.
DE112010002092T5 (de) Fotodetektoren
WO2018050466A1 (de) Halbleiterschichtenfolge
WO2016151112A1 (de) Optoelektronischer halbleiterkörper und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterkörpers
WO2010112310A1 (de) Optoelektronischer halbleiterchip
DE102013112740B4 (de) Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement
DE112012005796T5 (de) Photoaktive Bauelemente mit einer verbesserten Verteilung von Ladungsträgern sowie Verfahren zum Ausbilden derselben
WO2009094966A2 (de) Strahlungsempfänger und verfahren zur herstellung eines strahlungsempfängers
WO2014177367A1 (de) Halbleiterschichtenfolge für optoelektronisches bauelement
WO2015189056A2 (de) Optoelektronisches halbleiterbauelement
WO2017207441A1 (de) Bauelement zum detektieren von uv-strahlung und verfahren zur herstellung eines bauelements
EP2269221B1 (de) Optoelektronischer strahlungsdetektor und verfahren zur herstellung einer mehrzahl von detektorelementen
WO2005096394A1 (de) Strahlungsdetektor
WO2016202924A1 (de) Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterbauelements sowie optoelektronisches halbleiterbauelement
WO2011018273A1 (de) Elektrisch gepumpter optoelektronischer halbleiterchip
DE102011081983A1 (de) Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102004037020B4 (de) Strahlungsdetektor zur Detektion von Strahlung gemäß einer vorgegebenen spektralen Empfindlichkeitsverteilung
DE102006046237A1 (de) Halbleiter-Schichtstruktur mit Übergitter
DE10203393B4 (de) Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper auf der Basis eines Nitrid-Verbindungshalbleiters
DE102012107795A1 (de) Optoelektronischer Halbleiterkörper und optoelektronischer Halbleiterchip
DE102019133214A1 (de) Strahlungsemittierender Halbleiterchip
DE102012217961B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines differentiellen, zweifarbigen UV-Detektors und differentieller, zweifarbiger UV-Detektor
DE112023003178T5 (de) Lichtemittierendes halbleiterelement und verfahren zur herstellung eines lichtemittierenden halbleiterelements
DE112023003646T5 (de) Lichtemittierendes iii-v-verbindungshalbleiterelement und verfahren zur herstellung eines lichtemittierenden iii-v-verbindungshalbleiterelements

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17726298

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17726298

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1