WO2018015391A1 - Optoelektronischer halbleiterchip - Google Patents

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WO2018015391A1
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semiconductor chip
optoelectronic semiconductor
aluminum content
region
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Werner Bergbauer
Joachim Hertkorn
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • Optoelectronic Semiconductor Chip An optoelectronic semiconductor chip is specified.
  • This task is among others by a
  • Semiconductor layer sequence which may consist of a semiconductor material.
  • n-region Semiconductor layer sequence on an n-type n-region.
  • the n-region is continuous or at least predominantly n-doped, for example with silicon and / or germanium. It is possible that there are thin, undoped layers in the n-region. Thin in this case
  • a p-doping is in particular by magnesium or beryllium generated.
  • the p-region may be p-doped throughout or may comprise thin, undoped layers. According to at least one embodiment, the
  • the active zone is located between the n-region and the p-region and can directly adjoin the n-region and / or the p-region.
  • the active zone there are one or more quantum wells and / or at least one pn junction.
  • the active zone is preferably a multi-quantum well structure with a plurality of quantum wells and intermediate barrier layers.
  • the active zone is set up to generate a radiation.
  • the radiation is in particular UVA radiation.
  • the active zone and the semiconductor layer sequence are for generating a
  • Semiconductor layer sequence for a light emitting diode, short LED, is set up.
  • the semiconductor layer sequence is thus located within a light-emitting diode as intended.
  • Substances may be replaced and / or supplemented. Substances with a maximum concentration of 5 x 10 16 1 / cm J or
  • the p-region preferably comprises an electron barrier layer.
  • Electron barrier layer is configured to stop electrons coming from the n-region and / or toward the active zone or back to
  • the p-region comprises a contact layer.
  • the contact layer is preferably highly doped. Furthermore, the contact layer directly adjoins a contact metallization, which is the current injection in the
  • Contact metallization may include non-metallic materials that have ohmic conductivity.
  • the contact metallization is formed in part by transparent conductive oxides, in short TCOs, such as ITO.
  • the electron barrier layer there is a between the electron barrier layer and the contact layer Decomposition stop layer.
  • the decomposition stop layer preferably directly adjoins the contact layer and can be attached to the
  • Adjacent electron barrier layer lies in the
  • Decomposition stop layer in places an aluminum content of at least 5% or 10%.
  • the aluminum content in the decomposition stop layer, in particular for each partial layer is at most 50% or 30% or 20%.
  • the aluminum content in the decomposition stop layer is varied, that is, the
  • Aluminum content changes across the decomposition stop layer.
  • a change in the aluminum content over the decomposition stop layer is at least 20% or 50% or 80%, based on a maximum
  • Aluminum content in the decomposition stop layer For example, if the maximum aluminum content is 25% and the change in the aluminum content is 50%, then
  • Semiconductor layer sequence includes an n-type n-type region, a p-type p-type region, and a p-type p-type region
  • the p region includes an electron barrier layer, a contact layer, and an intermediate decomposition stop layer.
  • the contact layer directly adjoins a contact metallization, in particular an anode, of the semiconductor chip.
  • the Decomposition stop layer is in places
  • the aluminum content is varied in the decomposition stop layer.
  • Gallium nitride Such a decomposition process can be
  • Decomposition process also takes place increasingly in the presence of ultraviolet radiation and at elevated temperatures.
  • the presence of oxygen can lead to the formation of GaO and thus damage to GaN.
  • harmful effects on silver are possible through the formation of AgO.
  • One way to avoid or at least delay the decomposition of the p-type GaN is to use a
  • Decomposition stop layer on multiple first sub-layers The first partial layers are formed from AlGaN. It is possible that in all first partial layers an equal
  • Aluminum content is present or that different first partial layers have different aluminum contents.
  • the first partial layers are preferably doped, but may also be undoped.
  • Decomposition stop layer several second part layers.
  • the second partial layers are preferably made of GaN and are preferably p-doped.
  • the first partial layers and the second partial layers are alternately in the
  • Disintegration stop layer arranged.
  • the first and the second partial layers preferably follow one another directly.
  • the aluminum content within each of the first sublayers is constant. The means, within the first sublayers none occurs
  • the aluminum content is varied within the first partial layers. That is, within each of the first partial layers or within at least some of the first partial layers, the aluminum content changes specifically. In particular, the takes
  • the aluminum content may be constant or additionally varied. Thus it is possible that a double
  • Variation of the aluminum content is present, seen on the one hand within the respective first sub-layer and on the other hand over several of the first sub-layers.
  • all are first
  • At least three or four and / or at most twelve or eight or six of the first partial layers are present.
  • the number of second partial layers preferably corresponds to the number of first partial layers or is one to the number of first partial layers
  • Aluminum content in the decomposition stop layer toward the contact layer monotonous or strictly monotonous. In other words, the aluminum content then decreases in the direction of the contact layer at any point. For example, the aluminum content runs ramp-shaped and / or linearly increasing toward the contact layer.
  • the aluminum content in the decomposition stop layer is made locally decreasing in a transition region in the direction of the contact layer.
  • a transition region in the direction of the contact layer.
  • the transition region preferably directly adjoins the contact layer.
  • Disintegration stop layer present, it is possible that each of the first sub-layers or more of the first
  • Partial layers are provided with such a transition region.
  • such a transition region is particularly preferably present only at the first partial layer closest to the contact layer.
  • the intermediate region is preferably p-doped GaN.
  • Decomposition stop layer has a thickness of at least 2 nm or 5 nm or 15 nm or 30 nm. Alternatively or additionally, the thickness of the decomposition-stop layer is at most 70 nm or 60 nm or 30 nm or 15 nm. According to at least one embodiment, the intermediate region is free of aluminum. The decomposition stop layer is thus in particular a region in which, starting from the electron barrier layer, in the direction of the
  • a total thickness of the decomposition stop layer and / or a thickness of the decomposition stop layer together with the intermediate region is at least 30 nm or 50 nm. Alternatively or additionally, this thickness is at most 150 nm or 120 nm or 90 nm.
  • the active region is operable in resonance with the contact metallization, preferably by utilizing the Purcell effect.
  • Contaminants such as metallic impurities such as gold, on.
  • a weight proportion of metallic impurities such as gold
  • Impurities, especially of metals, and in particular of gold, at the contact metallization at least 10 ⁇ or 10 ⁇ or 10 ⁇ .
  • the contact layer is a GaN layer which is highly doped.
  • a dopant concentration, in particular with magnesium or beryllium, is preferably at least 1 ⁇ 10 20 / and / or at most 1 ⁇ 10 15 1 / cm.
  • a thickness of the contact layer is at least 3 nm or 5 nm or 7 nm.
  • the contact layer has a thickness of at most 40 nm or 25 nm or 15 nm.
  • the contact layer is preferably made of no partial layers
  • the contact layer composed, but formed as intended by a single layer.
  • the contact layer it is possible for the contact layer to contain small amounts of
  • a GaN contact layer Contains oxygen.
  • an InGaN contact layer or an InN contact layer may also be used.
  • Figures 1 to 6 are schematic sectional views of
  • Figure 7 is schematic sectional views of
  • FIGS 8 and 10 are schematic sectional views of
  • FIG. 9 shows a FIB image of an exemplary embodiment of an optoelectronic semiconductor chip described here.
  • Figure 1 is an embodiment of a
  • Semiconductor chip 1 has a semiconductor layer sequence that includes an n-type n-type region 2, a p-type p-type region 5, and an intermediate active region 4.
  • the active zone 4 is preferably a multi-functional
  • the semiconductor layer sequence 2, 4, 5 is located, in particular, on a carrier 7, which may be a growth substrate for the semiconductor layer sequence.
  • the contact metallization 8 may be composed of a TCO layer 82 directly on the P region 5 and of a metal layer 81 or a metal layer stack.
  • the TCO layer 82 may be composed of a TCO layer 82 directly on the P region 5 and of a metal layer 81 or a metal layer stack.
  • the contact metallization 8 as
  • a decoupling of radiation preferably takes place through the optional carrier 7.
  • the layers mentioned preferably follow one another directly in the stated order.
  • Electron barrier layer 56 is optional, as in all other embodiments.
  • the spacer layer 55 is preferably a GaN layer, for example with a thickness of 5 nm to 10 nm, in particular approximately 7 nm.
  • the electron barrier layer 56 is preferably formed of AlGaN with an aluminum content of between 20% and 30%, for example.
  • the Electron barrier layer 56 also contain indium and thus be AlInGaN, preferably with an indium content of at most 2%.
  • a thickness of the electron barrier layer 56 is preferably at least 2 nm or 5 nm and / or at most 14 nm or 10 nm. Unlike shown, the electron barrier layer 56 may also be composed of several, in particular of three sub-layers.
  • Electron barrier layer 56 is preferably p-doped in whole or at least partially, can in particular in
  • the electron barrier layer 56 is undoped.
  • the intermediate layer 59 is formed of GaN and is preferably undoped.
  • the intermediate layer 59 may be doped higher than the decomposition stop layer 50, for example with a dopant concentration of about 10 1 / cm 2 to 10 20
  • the decomposition stopper layer 50 is formed of AlGaN.
  • AlGaN In the direction of the contact metallization 8 and thus along the direction of growth G takes an aluminum content C, which in Figure 2 schematically in percent over the
  • the aluminum content C is thus varied in the form of a triangular ramp in the decomposition stop layer 50.
  • the aluminum content C may increase from 0% to a final value, for example 10%, over a distance of at least 10 nm or 20 nm or 30 nm and / or at most 55 nm or 35 nm or 15 nm, in particular increase linearly.
  • a maximum aluminum content of the decomposition stop layer 50 is preferably below a maximum aluminum content of Electron barrier layer 56, as in all other embodiments may be the case.
  • the aluminum content C of the decomposition-stop layer 50 preferably returns abruptly and directly to zero. Towards the contact layer 58, a sudden reduction in the aluminum content C thus takes place
  • Aluminum contents C can be interpreted as areas with indium.
  • the contact layer 58 is formed from highly p-doped GaN, and a dopant concentration with magnesium is preferably between 1 ⁇ 10 20! / Cm 2 and 2 ⁇ 10 20 / cm -3.
  • Contact layer 58 has a relatively small thickness of at least 5 nm to at most 30 nm, in particular approximately 20 nm.
  • Contact metallization 8 5 damage 54 may arise in the p-range.
  • the damage 54 can continue over the service life of the semiconductor chip 1 in the direction of the active zone 4. By means of the decomposition stop layer 50, it is achieved that these damages 54 do not move further in the direction of the active zone 4. This is another one
  • a total thickness of the p-region 5 is preferably in the range around 90 nm. This makes it possible to achieve that the active zone, utilizing the Purcell effect, lies in an intensity maximum of the radiation produced.
  • the active zone 4 is then So arranged resonant to the contact metallization 8, adjusted by the thicknesses in particular of the
  • the first partial layers 51 are preferably undoped, the second partial layers 52 are preferably doped. Alternatively, the doping is at least modulated, so that in the second sub-layers 52 a smaller
  • Dopant concentration is present as in the first
  • Partial layers 51 for example, on average by at least a factor of 2 or 5 smaller.
  • first partial layers 51 may each have a same thickness.
  • centrally located first sub-layers 51 have a greater thickness than marginal first sub-layers 51.
  • the second sub-layers 52 are preferably all the same thickness.
  • Partial layers 51 realized a gradual increase in the aluminum content C.
  • the first partial layers 51 preferably each have a thickness of at least 1.5 nm or 2 nm or 4 nm and / or at most 12 nm or 8 nm or 6 nm or 5 nm.
  • a thickness of the second partial layers 52 is preferably at least 2 nm or 4 nm and / or at most 8 nm or 6 nm.
  • the thickness of the intermediate region 59 is at least one thickness of quantum wells in the active region 4.
  • the intermediate region 59 has a thickness of at least 3 nm or 5 nm. This is preferably true for all other embodiments.
  • the exemplary embodiment of FIG. 3 corresponds to that of FIG. 2.
  • the aluminum content C increases in the direction of the contact layer 58.
  • Within the first sub-layers 51 is thus a
  • the aluminum content C preferably drops rapidly on a side of the first partial layers 51 facing the contact layer 58, such that the aluminum content C in the drawing runs perpendicular or approximately perpendicular to the growth direction.
  • the aluminum content C increases toward the contact layer 58 as seen over a plurality of the first partial layers 51.
  • FIG. 2 preferably applies correspondingly.
  • Figure 5 are four first
  • Sublayers 51 present. In each of the first sublayers
  • the first partial layers 51 is a triangular evenly in the direction towards the contact layer 58 increasing aluminum content C.
  • the first partial layers 51 are each designed the same.
  • the intermediate region 59 has a relatively large thickness.
  • the thickness of the intermediate region 59 is at least 40% or 60% and / or at most 70% or 50% or 30% of the thickness of the decomposition stop layer 50.
  • Electron barrier layer 56 with a relatively small
  • Electron barrier layer 56 increases the aluminum content C in the decomposition stop layer 50 continuously or, unlike shown, also stepwise slowly. However, preferably, the aluminum content C of the electron barrier layer 56 in the decomposition stopper layer 50 is not achieved.
  • An increase in the aluminum content C is, for example
  • FIG. 7 shows that directly between the
  • a transition region 53 is present.
  • the aluminum content C decreases gradually, wherein, alternatively, deviating from the representation, a stepped
  • Such a transition region 53 may also be present in the decomposition stop layers 50 of FIGS. 2 to 6. Is such a transition region 53 in the
  • Decomposition stop layer present. Can not do that
  • FIB Focused Ion Beam or Focused

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Abstract

In einer Ausführungsform weist der optoelektronische Halbleiterchip (1) eine Halbleiterschichtenfolge (2, 4, 5) aus AlInGaN auf. Die Halbleiterschichtenfolge beinhaltet einen n-leitenden n-Bereich (2), einen p-leitenden p-Bereich (5) und eine dazwischenliegende aktive Zone (4) mit mindestens einem Quantentrog zur Erzeugung einer Strahlung. Der p-Bereich (5) umfasst eine Elektronenbarriereschicht (56), eine Kontaktschicht (58) und eine dazwischenliegende Zersetzungsstoppschicht (50). Die Kontaktschicht (58) grenzt direkt an eine Kontaktmetallisierung (8), insbesondere eine Anode, des Halbleiterchips (1). In der Zersetzungsstoppschicht (50) liegt stellenweise ein Aluminiumgehalt (C) von mindestens 5 % und höchstens 30 % vor. Der Aluminiumgehalt (C) ist in der Zersetzungsstoppschicht (50) variiert.

Description

Beschreibung
Optoelektronischer Halbleiterchip Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen
optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der nahultraviolette Strahlung emittiert und der eine lange
Lebensdauer aufweist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen
optoelektronischen Halbleiterchip mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte
Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
optoelektronische Halbleiterchip eine
Halbleiterschichtenfolge, die aus einem Halbleitermaterial bestehen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Halbleiterschichtenfolge einen n-leitenden n-Bereich auf. Der n-Bereich ist durchgehend oder zumindest überwiegend n- dotiert, beispielsweise mit Silizium und/oder Germanium. Es ist möglich, dass sich in dem n-Bereich dünne, undotierte Schichten befinden. Dünn bezeichnet in diesem Fall
insbesondere eine Dicke von höchstens 12 nm oder 8 nm oder 5 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterschichtenfolge einen p-leitenden p-Bereich. Eine p- Dotierung ist insbesondere durch Magnesium oder Beryllium erzeugt. Wie es auch für den n-Bereich gilt, kann der p- Bereich durchgehend p-dotiert sein oder dünne, undotierte Schichten umfassen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die
Halbleiterschichtenfolge eine aktive Zone. Die aktive Zone befindet sich zwischen dem n-Bereich und dem p-Bereich und kann unmittelbar an den n-Bereich und/oder an den p-Bereich angrenzen. In der aktiven Zone befinden sich ein oder mehrere Quantentröge und/oder mindestens ein pn-Übergang. Bevorzugt handelt es sich bei der aktiven Zone um eine Multi- Quantentopfstruktur mit mehreren Quantentrögen und mit dazwischenliegenden Barriereschichten . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die aktive Zone zur Erzeugung einer Strahlung eingerichtet. Bei der Strahlung handelt es sich insbesondere um UVA-Strahlung . Eine
Wellenlänge maximaler Intensität der im bestimmungsgemäßen Betrieb der aktiven Zone erzeugten Strahlung liegt
insbesondere bei mindestens 365 nm oder 385 nm und/oder bei höchstens 480 nm oder 415 nm oder 405 nm oder 400 nm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die aktive Zone und die Halbleiterschichtenfolge zur Erzeugung einer
inkohärenten Strahlung eingerichtet. Mit anderen Worten wird keine Laserstrahlung erzeugt. Dies bedeutet, dass die
Halbleiterschichtenfolge für eine Leuchtdiode, kurz LED, eingerichtet ist. Die Halbleiterschichtenfolge befindet sich somit bestimmungsgemäß innerhalb einer Leuchtdiode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
Halbleiterschichtenfolge aus dem III-V-
Verbindungshalbleitermaterial AlnIn]__n_mGamN, kurz AlInGaN, hergestellt und basiert auf diesem Material, wobei 0 -S n < 1, 0 < m < 1 und n + m < 1 ist. Wird im Folgenden als Material GaN angegeben, so gilt n = 0 und m = 1, im Falle von AlGaN gilt n + m = 1 und für InGaN gilt n = 0. Dabei kann die
Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe aufweisen. Der
Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen
Bestandteile des Kristallgitters der
Halbleiterschichtenfolge, also AI, Ga, In und N, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer
Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Stoffe mit einer Konzentration von höchstens 5 x 1016 1/cmJ oder
2 x 1017 1/cmJ werden vorliegend vernachlässigt und/oder lediglich als Verunreinigungen betrachtet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der p-Bereich bevorzugt eine Elektronenbarriereschicht. Die optionale
Elektronenbarriereschicht ist dazu eingerichtet, von dem n- Bereich kommende Elektronen aufzuhalten und/oder in Richtung hin zur aktiven Zone zurückzuwerfen oder zurück zu
reflektieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der p-Bereich eine Kontaktschicht. Die Kontaktschicht ist bevorzugt hoch dotiert. Weiterhin grenzt die Kontaktschicht direkt an eine Kontaktmetallisierung, die zur Stromeinprägung in die
Halbleiterschichtenfolge vorgesehen ist. Der Begriff
Kontaktmetallisierung kann nichtmetallische Materialien mit einschließen, die eine ohmsche Leitfähigkeit aufweisen.
Beispielsweise ist die Kontaktmetallisierung zum Teil durch transparente leitfähige Oxide, kurz TCOs, wie ITO gebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen der Elektronenbarriereschicht und der Kontaktschicht eine Zersetzungsstoppschicht. Die Zersetzungsstoppschicht grenzt bevorzugt direkt an die Kontaktschicht und kann an die
ElektronenbarriereSchicht angrenzen . Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt in der
Zersetzungsstoppschicht stellenweise ein Aluminiumgehalt von mindestens 5 % oder 10 % vor. Alternativ oder zusätzlich liegt der Aluminiumgehalt in der Zersetzungsstoppschicht, insbesondere für jede Teilschicht, bei höchstens 50 % oder 30 % oder 20 %.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Aluminiumgehalt in der Zersetzungsstoppschicht variiert, das heißt, der
Aluminiumgehalt ändert sich über die Zersetzungsstoppschicht hinweg. Insbesondere liegt eine Änderung des Aluminiumgehalts über die Zersetzungsstoppschicht hinweg bei mindestens 20 % oder 50 % oder 80 %, bezogen auf einen maximalen
Aluminiumgehalt in der Zersetzungsstoppschicht. Beträgt zum Beispiel der maximale Aluminiumgehalt 25 % und liegt die Änderung des Aluminiumgehalts bei 50 %, so liegt der
Aluminiumgehalt stellenweise bei höchstens 12,5 %.
In mindestens einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip eine
Halbleiterschichtenfolge aus AlInGaN auf. Die
Halbleiterschichtenfolge beinhaltet einen n-leitenden n- Bereich, einen p-leitenden p-Bereich und eine
dazwischenliegende aktive Zone mit mindestens einem
Quantentrog zur Erzeugung einer Strahlung. Der p-Bereich umfasst eine Elektronenbarriereschicht , eine Kontaktschicht und eine dazwischenliegende Zersetzungsstoppschicht. Die Kontaktschicht grenzt direkt an eine Kontaktmetallisierung, insbesondere eine Anode, des Halbleiterchips. In der Zersetzungsstoppschicht liegt stellenweise ein
Aluminiumgehalt von mindestens 5 % und höchstens 30 ~6 vor. Der Aluminiumgehalt ist in der Zersetzungsstoppschicht variiert .
Bei optoelektronischen Bauelementen auf der Basis von
nitridischen Verbindungshalbleitern kommt es unter bestimmten Voraussetzungen zu einer Zersetzung von p-dotiertem
Galliumnitrid. Ein solcher Zersetzungsprozess kann
beispielsweise bei in Vorwärtsrichtung angelegtem
elektrischem Feld in Wechselwirkung mit einem reaktiven
Metall wie Gold beobachtet werden. Ein solcher
Zersetzungsprozess findet zudem verstärkt in Anwesenheit von ultravioletter Strahlung und bei erhöhten Temperaturen statt. Die Anwesenheit von Sauerstoff kann zur Bildung von GaO führen und somit zu einer Schädigung von GaN. Ebenso sind schädliche Einflüsse auf Silber durch die Bildung von AgO möglich . Eine Möglichkeit, die Zersetzung des p-GaN zu vermeiden oder zumindest zu verzögern, besteht darin, eine
Kontaktmetallisierung möglichst weit von der aktiven Zone entfernt anzubringen, sodass eine Grenzfläche zwischen dem Metall der Kontaktmetallisierung und der Kontaktschicht weit von den Quantentrögen entfernt ist. Insbesondere bei
parasitären Spuren von Gold oder von anderen katalytisch wirkenden Elementen an der Kontaktmetallisierung ist jedoch kein hinreichender Schutz vor solchen Zersetzungen gegeben. Durch die hier beschriebene Zersetzungsstoppschicht, die
Aluminium enthält, ist eine Barriereschicht für die Migration von reaktiven Metallionen, insbesondere Gold, erreicht. Somit lässt sich die Lebensdauer des Halbleiterchips erhöhen, was insbesondere bei der Erzeugung von nah-ultravioletter
Strahlung in der aktiven Zone und bei erhöhten
Betriebstemperaturen von beispielsweise mindestens 100 °C, bezogen auf die aktive Zone, gilt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt der
Aluminiumgehalt in der Zersetzungsstoppschicht in Richtung hin zur Kontaktschicht im Mittel zu. Dies schließt nicht aus, dass der Aluminiumgehalt moduliert ist. Jedoch hin zur
Kontaktschicht ist eine ansteigende Tendenz des
Aluminiumgehalts, etwa gemittelt über größere Bereiche, gegeben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Zersetzungsstoppschicht mehrere erste Teilschichten auf. Die ersten Teilschichten sind aus AlGaN gebildet. Es ist möglich, dass in allen ersten Teilschichten ein gleicher
Aluminiumgehalt vorliegt oder dass unterschiedliche erste Teilschichten voneinander abweichende Aluminiumgehalte aufweisen. Die ersten Teilschichten sind bevorzugt dotiert, können aber auch undotiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die
Zersetzungsstoppschicht mehrere zweite Teilschichten. Die zweiten Teilschichten sind bevorzugt aus GaN hergestellt und sind bevorzugt p-dotiert. Die ersten Teilschichten und die zweiten Teilschichten sind einander abwechselnd in der
Zersetzungsstoppschicht angeordnet. Dabei folgen die ersten und die zweiten Teilschichten bevorzugt direkt aufeinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Aluminiumgehalt innerhalb von jeder der ersten Teilschichten konstant. Das heißt, innerhalb der ersten Teilschichten erfolgt keine
Variation des Aluminiumgehalts.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Aluminiumgehalt innerhalb der ersten Teilschichten variiert. Das heißt, innerhalb jeder der ersten Teilschichten oder innerhalb von zumindest einigen der ersten Teilschichten ändert sich der Aluminiumgehalt gezielt. Insbesondere nimmt der
Aluminiumgehalt bereichsweise oder über die gesamte
entsprechende erste Teilschicht hinweg in Richtung hin zur
Kontaktschicht zu, insbesondere streng monoton oder monoton.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt der
Aluminiumgehalt in der Zersetzungsstoppschicht über mehrere erste Teilschichten hinweg gesehen in Richtung hin zur
Kontaktschicht zu. Dies geht insbesondere damit einher, dass die betreffenden ersten Teilschichten unterschiedliche
Aluminiumgehalte oder mittlere Aluminiumgehalte aufweisen. Innerhalb der jeweiligen ersten Teilschicht kann dabei der Aluminiumgehalt konstant sein oder auch zusätzlich noch variiert sein. Damit ist es möglich, dass eine doppelte
Variation des Aluminiumgehalts vorliegt, einerseits innerhalb der jeweiligen ersten Teilschicht und andererseits über mehrere der ersten Teilschichten hinweg gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind alle ersten
Teilschichten gleich gestaltet, im Rahmen der
Herstellungstoleranzen. Dies gilt bevorzugt auch für die zweiten Teilschichten aus p-GaN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mindestens drei oder vier und/oder höchstens zwölf oder acht oder sechs der ersten Teilschichten vorhanden. Mit anderen Worten liegt eine vergleichsweise geringe Anzahl der ersten Teilschichten vor. Es wird insbesondere kein Übergitter, englisch super lattice, gebildet. Die Anzahl der zweiten Teilschichten entspricht bevorzugt der Anzahl der ersten Teilschichten oder ist um eins gegenüber der Anzahl der ersten Teilschichten
erniedrigt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt der
Aluminiumgehalt in der Zersetzungsstoppschicht in Richtung hin zur Kontaktschicht monoton oder streng monoton zu. Mit anderen Worten nimmt dann der Aluminiumgehalt in Richtung hin zur Kontaktschicht an keiner Stelle ab. Beispielsweise verläuft der Aluminiumgehalt rampenförmig und/oder linear ansteigend hin zur Kontaktschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Aluminiumgehalt in der Zersetzungsstoppschicht in einem Übergangsbereich in Richtung hin zur Kontaktschicht stellenweise abnehmend gestaltet. Insbesondere kann eine graduelle, also stetige und/oder kontinuierliche Abnahme oder auch eine stufenförmige Abnahme des Aluminiumgehalts vorliegen. Dabei grenzt der Übergangsbereich bevorzugt direkt an die Kontaktschicht. Sind mehrere der ersten Teilschichten in der
Zersetzungsstoppschicht vorhanden, so ist es möglich, dass jede der ersten Teilschichten oder mehrere der ersten
Teilschichten mit einem solchen Übergangsbereich versehen sind. Besonders bevorzugt ist ein solcher Übergangsbereich jedoch nur an der der Kontaktschicht nächstgelegenen ersten Teilschicht vorhanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen der Elektronenbarriereschicht und der Zersetzungsstoppschicht ein Zwischenbereich. Bei dem Zwischenbereich handelt es sich bevorzugt um p-dotiertes GaN.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Zersetzungsstoppschicht eine Dicke von mindestens 2 nm oder 5 nm oder 15 nm oder 30 nm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die Dicke der Zersetzungsstoppschicht bei höchstens 70 nm oder 60 nm oder 30 nm oder 15 nm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Zwischenbereich frei von Aluminium. Bei der Zersetzungsstoppschicht handelt es sich somit insbesondere um einen Bereich, in dem von der Elektronenbarriereschicht ausgehend in Richtung hin zur
Kontaktschicht erstmalig Aluminium vorliegt, wobei die
Zersetzungsstoppschicht bis dahin reicht, wo letztmalig vor der Kontaktschicht noch Aluminium vorhanden ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Dicke der Zersetzungsstoppschicht insgesamt und/oder eine Dicke der Zersetzungsstoppschicht zusammen mit dem Zwischenbereich bei mindestens 30 nm oder 50 nm. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Dicke bei höchstens 150 nm oder 120 nm oder 90 nm.
Durch eine solche Dicke ist es möglich, dass die aktive Zone in Resonanz mit der Kontaktmetallisierung betreibbar ist, bevorzugt unter Ausnutzung des Purcell-Effekts .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Kontaktmetallisierung zu einem geringen Anteil
Verunreinigungen, etwa metallische Verunreinigungen wie Gold, auf. Beispielsweise liegt ein Gewichtsanteil der
Verunreinigungen, speziell von Metallen und insbesondere von Gold, an der Kontaktmetallisierung bei mindestens 10-^ oder lO-^ oder 10~ . Bevorzugt liegt der Gewichtsanteil der Verunreinigungen, insbesondere von Gold, an der
Kontaktmetallisierung bei höchstens 10~3 oder lO-^.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Kontaktmetallisierung eines oder mehrere der nachfolgend genannten Materialien auf oder besteht aus einem oder
mehreren dieser Materialien, unter Vernachlässigung von
Verunreinigungen: Ag, AI, ITO, Pt, Rh, Ti, ZnO. Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Kontaktschicht um eine GaN-Schicht, die hoch dotiert ist. Eine Dotierstoffkonzentration, insbesondere mit Magnesium oder Beryllium, liegt bevorzugt bei mindestens 1 x 1020 !/ und/oder bei höchstens 1 x 10^1 l/cm .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Dicke der Kontaktschicht bei mindestens 3 nm oder 5 nm oder 7 nm.
Alternativ oder zusätzlich weist die Kontaktschicht eine Dicke von höchstens 40 nm oder 25 nm oder 15 nm auf. Die Kontaktschicht ist bevorzugt aus keinen Teilschichten
zusammengesetzt, sondern bestimmungsgemäß durch eine einzige Schicht gebildet. Zusätzlich zu Gallium und Stickstoff ist es möglich, dass die Kontaktschicht geringe Mengen von
Sauerstoff enthält. Anstelle einer GaN-Kontaktschicht kann auch eine InGaN-Kontaktschicht oder eine InN-Kontaktschicht verwendet werden.
Nachfolgend wird ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
Figuren 1 bis 6 schematische Schnittdarstellungen von
Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen
optoelektronischen Halbleiterchips , Figur 7 schematische Schnittdarstellungen von
Übergangsbereichen zwischen hier beschriebenen
Zersetzungsstoppschichten und Kontaktschichten,
Figuren 8 und 10 schematische Schnittdarstellungen von
Abwandlungen von Halbleiterchips, und
Figur 9 eine FIB-Abbildung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines
optoelektronischen Halbleiterchips 1 gezeigt. Der
Halbleiterchip 1 weist eine Halbleiterschichtenfolge auf, die einen n-leitenden n-Bereich 2, einen p-leitenden p-Bereich 5 und eine dazwischenliegende aktive Zone 4 beinhaltet. Bei der aktiven Zone 4 handelt es sich bevorzugt um eine Multi-
Quantentopfstruktur . Die Halbleiterschichtenfolge 2, 4, 5 befindet sich insbesondere an einem Träger 7, bei dem es sich um ein Aufwachssubstrat für die Halbleiterschichtenfolge handeln kann.
Entlang einer Wachstumsrichtung G der
Halbleiterschichtenfolge 2, 4, 5 ist an einer der aktiven Zone 4 abgewandten Seite des p-Bereichs 5 eine Kontaktmetallisierung 8 angebracht. Die Kontaktmetallisierung 8 kann aus einer TCO-Schicht 82 direkt an dem p-Bereich 5 und aus einer Metallschicht 81 oder einem Metallschichtenstapel zusammengesetzt sein. Hierbei ist die TCO-Schicht 82
optional. Bevorzugt ist die Kontaktmetallisierung 8 als
Spiegel für im Betrieb in der aktiven Zone 4 erzeugte
Strahlung gestaltet. Eine Auskopplung von Strahlung erfolgt bevorzugt durch den optionalen Träger 7 hindurch. Eine elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips 1 erfolgt über zwei Anschlussflächen 9 an dem n-Bereich 2 sowie an der
Kontaktmetallisierung 8.
In den Figuren 2 bis 7 ist die Halbleiterschichtenfolge näher erläutert, insbesondere der p-Bereich 5, der sich direkt zwischen der aktiven Zone 4 und der Kontaktmetallisierung 8 befindet. Nachfolgend ist die Kontaktmetallisierung 8
lediglich einschichtig gezeichnet, kann aber jeweils wie in Figur 1 illustriert aufgebaut sein. Gemäß Figur 2 weist der p-Bereich 5 entlang der
Wachstumsrichtung G eine Abstandsschicht 55, eine
Elektronenbarriereschicht 56, einen Zwischenbereich 59, eine Zersetzungsstoppschicht 50 und eine Kontaktschicht 58 auf. Die genannten Schichten folgen bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge unmittelbar aufeinander. Die
Elektronenbarriereschicht 56 ist, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, optional.
Bei der Abstandsschicht 55 handelt es sich bevorzugt um eine GaN-Schicht, zum Beispiel mit einer Dicke von 5 nm bis 10 nm, insbesondere ungefähr 7 nm. Die Elektronenbarriereschicht 56 ist bevorzugt aus AlGaN gebildet mit einem Aluminiumanteil beispielsweise zwischen 20 % und 30 %, optional kann die Elektronenbarriereschicht 56 auch Indium enthalten und somit aus AlInGaN sein, bevorzugt dann mit einem Indium-Anteil von höchstens 2 %. Eine Dicke der Elektronenbarriereschicht 56 liegt bevorzugt bei mindestens 2 nm oder 5 nm und/oder bei höchstens 14 nm oder 10 nm. Anders als dargestellt, kann die Elektronenbarriereschicht 56 auch aus mehreren, insbesondere aus drei Teilschichten zusammengesetzt sein. Die
Elektronenbarriereschicht 56 ist bevorzugt in Gänze oder zumindest bereichsweise p-dotiert, kann insbesondere in
Richtung aktiver Zone undotiert beginnen und/oder in Richtung hin zur p-Kontaktschicht 58 zunehmend dotiert sein.
Alternativ ist die Elektronenbarriereschicht 56 undotiert.
Die Zwischenschicht 59 ist aus GaN gebildet und bevorzugt undotiert. Dabei kann die Zwischenschicht 59 höher dotiert sein als die Zersetzungsstoppschicht 50, etwa mit einer Dotierstoffkonzentration von ungefähr lO^ l/cm^ bis 1020
1 /cm^ . Die Zersetzungsstoppschicht 50 ist aus AlGaN gebildet. In Richtung hin zur Kontaktmetallisierung 8 und somit entlang der Wachstumsrichtung G nimmt ein Aluminiumgehalt C, der in Figur 2 schematisch in Prozent gegenüber der
Wachstumsrichtung G aufgetragen ist, kontinuierlich zu. Der Aluminiumgehalt C ist somit in Form einer dreieckigen Rampe in der Zersetzungsstoppschicht 50 variiert. Beispielsweise kann der Aluminiumgehalt C von 0 % auf einen Endwert, zum Beispiel 10 %, über eine Strecke von mindestens 10 nm oder 20 nm oder 30 nm und/oder höchstens 55 nm oder 35 nm oder 15 nm ansteigen, insbesondere linear ansteigen.
Ein maximaler Aluminiumgehalt der Zersetzungsstoppschicht 50 liegt bevorzugt unter einem maximalen Aluminiumgehalt der Elektronenbarriereschicht 56, wie dies auch in allen anderen Ausführungsbeispielen der Fall sein kann.
Hin zur Kontaktschicht 58 geht der Aluminiumgehalt C der Zersetzungsstoppschicht 50 bevorzugt sprungartig und direkt auf Null zurück. Hin zur Kontaktschicht 58 erfolgt also eine schlagartige Reduzierung des Aluminiumgehalts C. In der
Darstellung der Figur 2 sind hierbei negative
Aluminiumgehalte C als Bereiche mit Indium interpretierbar.
Die Kontaktschicht 58 ist aus hoch p-dotiertem GaN gebildet, eine Dotierstoffkonzentration mit Magnesium liegt bevorzugt zwischen 1 x 1020 !/cmJ und 2 x 1020 !/cm-3. Die
Kontaktschicht 58 weist eine relativ geringe Dicke von mindestens 5 nm bis höchstens 30 nm, insbesondere ungefähr 20 nm, auf.
Durch Wärmeentwicklung im Betrieb des Halbleiterchips 1, durch die in der aktiven Zone 4 erzeugte ultraviolette
Strahlung und durch die Einwirkung von Metallionen aus der
Kontaktmetallisierung 8 können in dem p-Bereich 5 Schäden 54 entstehen. Die Schäden 54 können sich über die Betriebsdauer des Halbleiterchips 1 hinweg in Richtung hin zur aktiven Zone 4 fortsetzen. Durch die Zersetzungsstoppschicht 50 ist erreicht, dass sich diese Schäden 54 nicht weiter in Richtung hin zur aktiven Zone 4 bewegen. Damit ist eine weitere
Schädigung und damit ein Ausfall des Halbleiterchips 1 durch die Zersetzungsstoppschicht 50 verhindert. Eine Gesamtdicke des p-Bereichs 5 liegt bevorzugt im Bereich um 90 nm. Hierdurch ist erzielbar, dass die aktive Zone unter Ausnutzung des Purcell-Effekts in einem Intensitätsmaximum der erzeugten Strahlung liegt. Die aktive Zone 4 ist dann also resonant zur Kontaktmetallisierung 8 angeordnet, eingestellt durch die Dicken insbesondere des
Zwischenbereichs 59 und der Zersetzungsstoppschicht 50. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die
Zersetzungsstoppschicht 50 aus ersten Teilschichten 51 aus AlGaN und aus zweiten Teilschichten 52 aus GaN
zusammengesetzt. Die ersten Teilschichten 51 sind bevorzugt undotiert, die zweiten Teilschichten 52 sind bevorzugt dotiert. Alternativ ist die Dotierung mindestens moduliert, sodass in den zweiten Teilschichten 52 eine geringere
Dotierstoffkonzentration vorliegt als in den ersten
Teilschichten 51, zum Beispiel im Mittel um mindestens einen Faktor 2 oder 5 kleiner.
Innerhalb der jeweiligen Teilschichten 51, 52 ist eine
Materialzusammensetzung konstant oder näherungsweise
konstant. Von erster Teilschicht 51 zu erster Teilschicht 51 hin nimmt in Richtung zur Kontaktschicht 58 der
Aluminiumgehalt C zu. Dabei können die ersten Teilschichten 51 jeweils eine gleiche Dicke aufweisen. Alternativ ist es möglich, dass zentral gelegene erste Teilschichten 51 eine größere Dicke aufweisen als randständige erste Teilschichten 51. Die zweiten Teilschichten 52 sind bevorzugt alle gleich dick. Somit ist durch die beispielsweise fünf ersten
Teilschichten 51 eine graduelle Zunahme des Aluminiumgehalts C realisiert.
Die ersten Teilschichten 51 weisen bevorzugt jeweils eine Dicke von mindestens 1,5 nm oder 2 nm oder 4 nm und/oder von höchstens 12 nm oder 8 nm oder 6 nm oder 5 nm auf. Eine Dicke der zweiten Teilschichten 52 liegt bevorzugt bei mindestens 2 nm oder 4 nm und/oder bei höchstens 8 nm oder 6 nm. Weiterhin bevorzugt liegt die Dicke des Zwischenbereichs 59 bei mindestens einer Dicke von Quantentöpfen in der aktiven Zone 4. Insbesondere weist der Zwischenbereich 59 eine Dicke von mindestens 3 nm oder 5 nm auf. Dies gilt bevorzugt auch für alle anderen Ausführungsbeispiele.
Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 3 dem der Figur 2. Gemäß Figur 4 nimmt in jeder der ersten Teilschichten 51 der Aluminiumgehalt C in Richtung hin zur Kontaktschicht 58 zu. Innerhalb der ersten Teilschichten 51 liegt somit ein
Dreieckprofil hinsichtlich des Aluminiumgehalts C vor. Dabei fällt an einer der Kontaktschicht 58 zugewandten Seite der ersten Teilschichten 51 der Aluminiumgehalt C bevorzugt rapide ab, sodass der Aluminiumgehalt C in der Zeichnung senkrecht oder näherungsweise senkrecht zur Wachstumsrichtung verläuft . Wie auch in Figur 3 nimmt der Aluminiumgehalt C über mehrere der ersten Teilschichten 51 hinweg gesehen in Richtung hin zur Kontaktschicht 58 zu. Im Übrigen gilt das zur Figur 2 Beschriebene bevorzugt entsprechend. Im Ausführungsbeispiel der Figur 5 sind vier erste
Teilschichten 51 vorhanden. In jeder der ersten Teilschichten
51 liegt ein dreieckförmig gleichmäßig in Richtung hin zur Kontaktschicht 58 ansteigender Aluminiumgehalt C vor. Die ersten Teilschichten 51 sind je gleich gestaltet.
Anders als in den Figuren 3 bis 5 dargestellt, ist es alternativ möglich, dass eine Dicke der zweiten Teilschichten
52 verschwindet, sodass die zweiten Teilschichten 52 weggelassen werden können. Außerdem ist es abweichend von den Darstellungen insbesondere der Figuren 2, 4 und 5 möglich, dass die Variation des Aluminiumgehalts C nicht graduell, sondern stufenförmig erfolgt, beispielsweise in mindestens zwei oder vier oder sechs einzelnen Stufen.
Gemäß der Figuren 2 bis 5 weist der Zwischenbereich 59 eine relativ große Dicke auf. Beispielsweise beträgt die Dicke des Zwischenbereichs 59 in diesen Ausführungsbeispielen jeweils mindestens 40 % oder 60 % und/oder höchstens 70 % oder 50 % oder 30 % der Dicke der Zersetzungsstoppschicht 50.
Demgegenüber ist in Figur 6 kein Zwischenbereich vorhanden. Die Zersetzungsstoppschicht 50 beginnt direkt an der
Elektronenbarriereschicht 56 mit einem relativ geringen
Aluminiumgehalt C. Ausgehend von der
Elektronenbarriereschicht 56 steigt der Aluminiumgehalt C in der Zersetzungsstoppschicht 50 kontinuierlich oder, anders als dargestellt, auch stufenförmig langsam an. Jedoch wird bevorzugt der Aluminiumgehalt C der Elektronenbarriereschicht 56 in der Zersetzungsstoppschicht 50 nicht erreicht. Ein Anstieg des Aluminiumgehalts C beträgt zum Beispiel
mindestens 0,5 Prozentpunkte pro 10 nm und/oder höchstens 3 Prozentpunkte pro 10 nm.
In Figur 7 ist dargestellt, dass direkt zwischen der
Zersetzungsstoppschicht 50 und der Kontaktschicht 58 ein Übergangsbereich 53 vorhanden ist. In dem Übergangsbereich 53 nimmt der Aluminiumgehalt C graduell ab, wobei alternativ abweichend von der Darstellung auch eine stufenförmige
Abnahme möglich ist. Dabei erfolgt die Abnahme gemäß Figur 7A linear und gemäß Figur 7B sinusoidal. Ein solcher Übergangsbereich 53 kann auch bei den Zersetzungsstoppschichten 50 der Figuren 2 bis 6 vorhanden sein. Ist ein solcher Übergangsbereich 53 in den
Ausführungsbeispielen der Figuren 3 bis 5 vorhanden, so ist dies bevorzugt lediglich für die sich am nächsten an der
Kontaktschicht 58 befindlichen ersten Teilschicht 51 der Fall oder, weniger bevorzugt, auch bei allen ersten Teilschichten 51. Bei der Abwandlung 10 gemäß Figur 8 ist keine
Zersetzungsstoppschicht vorhanden. Damit können nicht
gezeichnete Schäden von der Kontaktmetallisierung 8 ausgehend bis hin zur Elektronenbarriereschicht 56 und aufgrund der geringen Dicke der Elektronenbarriereschicht 56 auch bis in die nahegelegene aktive Zone 4 propagieren. Somit besteht bei der Abwandlung 10 der Figur 8 ein erhöhtes Zerstörungsrisiko und/oder eine verkürzte Lebensdauer.
In Figur 9 ist eine FIB-Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels des Halbleiterchips 1 illustriert. FIB steht hierbei für Focused Ion Beam oder Fokussierter
Ionenstrahl .
In der rechten Bildhälfte der Figur 9 ist zu sehen, dass ausgehend von der Kontaktmetallisierung 8 ein Schaden 54 hin zur aktiven Zone 4 propagiert. Dieser Schaden 54 tritt zufällig lokal an der Kontaktmetallisierung 8 auf. Wie in Figur 9 zu erkennen ist, endet eine Propagation des Schadens 54 an der Zersetzungsstoppschicht 50.
Bei der alternativen Gestaltung der Figur 10 ist zwischen der Elektronenbarriereschicht 56 und der Kontaktschicht 58 ein breiter Bereich mit einem relativ geringen, konstanten
Aluminiumgehalt C von höchstens 1020 !/cmJ vorhanden.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die
Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 113 274.8, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bezugs zeichenliste
1 Optoelektronischer Halbierterchip
2 n-leitender n-Bereich
4 aktive Zone
5 p-leitender p-Bereich
50 Zersetzungsstoppschicht
51 erste Teilschichten aus AlGaN
52 zweite Teilschichten aus GaN
53 Übergangsbereich
54 Schaden
55 Abstandsschicht
56 Elektronenbarriereschicht
58 Kontaktschicht
59 Zwischenbereich
7 Träger
8 Kontaktmetallisierung
81 Metallschicht
82 TCO-Schicht
9 Anschlussfläche
10 Abwandlung
C Aluminiumgehalt in Prozent
G Wachstumsrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) mit einer
Halbleiterschichtenfolge aus AlInGaN, wobei
- die Halbleiterschichtenfolge einen n-leitenden n-Bereich (2), einen p-leitenden p-Bereich (5) und eine
dazwischenliegende aktive Zone (4) mit mindestens einem
Quantentrog zur Erzeugung einer Strahlung umfasst,
- der p-Bereich (5) eine Elektronenbarriereschicht (56) , eine Kontaktschicht (58) und eine dazwischenliegende
Zersetzungsstoppschicht (50) umfasst,
- die Kontaktschicht (58) direkt an eine
Kontaktmetallisierung (8) grenzt,
- in der Zersetzungsstoppschicht (50) stellenweise ein
Aluminiumgehalt (C) von mindestens 5 % und höchstens 30 % vorliegt, und
- der Aluminiumgehalt (C) in der Zersetzungsstoppschicht (50) variiert ist.
2. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Aluminiumgehalt (C) in der
Zersetzungsstoppschicht (50) in Richtung hin zur
Kontaktschicht (58) im Mittel zunimmt.
3. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Zersetzungsstoppschicht (50) mehrere erste
Teilschichten (51) aus AlGaN und mehrere zweite Teilschichten (52) aus GaN aufweist, die einander abwechseln.
4. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach dem
vorhergehenden Anspruch, bei dem innerhalb der ersten Teilschichten (51) der Aluminiumgehalt (C) konstant ist.
5. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach Anspruch 3, bei dem innerhalb der ersten Teilschichten (51) der
Aluminiumgehalt (C) variiert ist und mindestens bereichsweise in Richtung hin zur Kontaktschicht (58) zunimmt.
6. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
bei dem der Aluminiumgehalt (C) in der
Zersetzungsstoppschicht (50) über mehrere der ersten
Teilschichten (51) hinweg gesehen in Richtung hin zur
Kontaktschicht (58) zunimmt.
7. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
bei dem alle ersten Teilschichten (51) gleich gestaltet sind.
8. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
bei dem mindestens drei und höchstens acht der ersten
Teilschichten (51) vorhanden sind.
9. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach Anspruch 2, bei dem der Aluminiumgehalt (C) in der
Zersetzungsstoppschicht (50) in Richtung hin zur
Kontaktschicht (58) monoton oder streng monoton zunimmt.
10. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem in der Zersetzungsstoppschicht (50) der
Aluminiumgehalt (C) in einem Übergangsbereich (53) in Richtung hin zur Kontaktschicht (58) stellenweise graduell oder stufenförmig abnimmt.
11. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem ein Zwischenbereich (59) zwischen der
Elektronenbarriereschicht (56) und der
Zersetzungsstoppschicht (50) eine Dicke zwischen
einschließlich 2 nm und 15 nm liegt,
wobei der Zwischenbereich (59) frei von Aluminium ist.
12. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem eine Dicke der Zersetzungsstoppschicht (50) insgesamt zwischen einschließlich 30 nm und 120 nm liegt, sodass die aktive Zone (4) in Resonanz mit der Kontaktmetallisierung (8) betreibbar ist.
13. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Kontaktmetallisierung (8) mit einem
Gewichtsanteil von mindestens 10-^ Gold umfasst und im
Übrigen eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweist oder hieraus besteht: Ag, AI, ITO, Pt, ZnO.
14. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die aktive Zone (4) zur Erzeugung von Strahlung mit einer Wellenlänge (L) maximaler Intensität zwischen
einschließlich 365 nm und 405 nm eingerichtet ist,
wobei es sich bei der Strahlung um inkohärente Strahlung handelt und der Halbleiterchip (1) eine Leuchtdiode ist.
15. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Kontaktschicht (58) aus GaN ist, eine Dicke zwischen einschließlich 3 nm und 25 nm aufweist und mit einer Dotierstoffkonzentration zwischen einschließlich 1 x 1020 l/cm^ und 1 x 10^1 l/cm^ mit Magnesium dotiert ist.
PCT/EP2017/068136 2016-07-19 2017-07-18 Optoelektronischer halbleiterchip Ceased WO2018015391A1 (de)

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