WO2018158302A1 - Halbleiterkörper - Google Patents

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WO2018158302A1
WO2018158302A1 PCT/EP2018/054906 EP2018054906W WO2018158302A1 WO 2018158302 A1 WO2018158302 A1 WO 2018158302A1 EP 2018054906 W EP2018054906 W EP 2018054906W WO 2018158302 A1 WO2018158302 A1 WO 2018158302A1
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WO
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layer
layer stack
semiconductor body
region
indium
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/054906
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Hertkorn
Marcus EICHFELDER
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
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Priority to DE112018001095.3T priority patent/DE112018001095A5/de
Priority to US16/488,540 priority patent/US11018278B2/en
Priority to JP2019565986A priority patent/JP6924852B2/ja
Publication of WO2018158302A1 publication Critical patent/WO2018158302A1/de

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Classifications

    • H01L33/14—
    • H01L31/03048—
    • H01L31/035272—
    • H01L31/1848—
    • H01L33/12—
    • H01L33/32—

Definitions

  • An object to be solved is to provide a semiconductor body that can be efficiently operated and manufactured.
  • the semiconductor body described here may in particular be based on an I I I / V compound semiconductor material. In this case, it is possible, in particular, for the semiconductor body to be based on a nitride compound semiconductor material.
  • the semiconductor body comprises a p-doped region.
  • the p-doped region is doped with at least one p-type dopant.
  • the p-doped region may comprise one or more p-doped semiconductor layers.
  • the p-doped region may extend over the entire lateral extent of the semiconductor body.
  • the lateral extent of the semiconductor body is transverse, in particular perpendicular, to a stacking direction of the semiconductor body.
  • Semiconductor body an active area. On the active area,
  • Area may be arranged, the p-doped region.
  • the active region may be configured to emit or detect electromagnetic radiation.
  • the semiconductor body is then part of an optoelectronic component.
  • the active one
  • the region may comprise a plurality of alternately arranged quantum well layers and barrier layers.
  • the semiconductor body is part of an electronic component such as a diode, a transistor or an integrated circuit. The active area is then designed accordingly.
  • Nitride compound semiconductor material such as gallium nitride (GaN) may be formed.
  • the material composition of the nitride compound semiconductor material does not change within the framework of a manufacturing tolerance
  • semiconductor body a layer stack containing indium, wherein the indium concentration in the layer stack changes along the stacking direction, and the layer stack is formed with the exception of dopants with exactly one nitride compound semiconductor material.
  • exactly one nitride compound semiconductor material means, for example, that the layer stack may have impurities or impurities with a concentration of less than 5%.
  • the layer stack has impurities or impurities with a concentration of less than 1%.
  • the intermediate layer can be applied, for example grown, to the layer stack.
  • the layer stack may comprise various semiconductor layers.
  • the Layer stack may be formed with a semiconductor material containing indium.
  • the stacking direction of the semiconductor body corresponds to the stacking direction of the layer stack.
  • the indium concentration in the layer stack is not constant along the
  • the indium concentration in the stack of layers may increase or decrease in the stacking direction, for example. It is possible that the indium concentration in the layer stack changes linearly or in another way. Preferably, the indium concentration in the layer stack changes quasi-continuously or continuously. For example, the temperature or the supply of indium during the growth of the
  • the indium concentration in the layer stack can be constant.
  • the layer stack is formed with a nitride compound semiconductor material. This means that the entire layer stack with the same
  • Regions of the layer stack only in their indium concentration and optionally in their
  • Dopant concentration differ from each other.
  • the layer stack contains indium, the unwanted incorporation and thus the concentration of
  • Impurities in the active area can be avoided or at least reduced.
  • the layer stack is formed with exactly one nitride compound semiconductor material
  • Semiconductor body can be easily manufactured.
  • the intermediate layer is nominally free of indium and disposed between the layer stack and the active region, and the intermediate layer directly adjoins the layer stack.
  • the fact that the intermediate layer is nominally free of indium in this case means in particular that during the
  • the layer stack, the intermediate layer and the active region are arranged one above the other in the stacking direction and can each extend over the entire lateral extent of the semiconductor body.
  • the intermediate layer and / or the layer stack are at least locally n-doped. It is therefore possible that the intermediate layer and the layer stack are partially or completely n-doped. For example, individual layers of the layer stack may be n-doped and other layers are undoped.
  • Layer stacks may be doped with silicon, for example.
  • the dopant concentration in the intermediate layer and / or in the layer stack can be, for example, at least 5 * 10 17 1 / cm 3 and at most 2 * 10 18 1 / cm 3 . It is also possible that the dopant concentration of
  • the layer stack may have regions in which the dopant concentration is at least 2 ⁇ 10 18 1 / cm 3 and at most 3 ⁇ 10 19 1 / cm 3 .
  • the thickness in the stacking direction of these higher doped regions may be between 5 ⁇ and 30 ⁇ .
  • electrostatic charge can be reduced.
  • the semiconductor body may be grown on a substrate.
  • the semiconductor body can epitaxially through
  • organometallic vapor phase epitaxy grown on a substrate It is also possible that the
  • Semiconductor body is free of a growth substrate and is located on a support element, which is subsequently attached to the semiconductor body after growth.
  • the semiconductor body may be a thin-film semiconductor body from which the growth substrate is removed.
  • form three-dimensional body and be, for example, parallelepiped or cylindrical.
  • Semiconductor body a p-doped region, an active
  • Dopants formed with exactly one nitride compound semiconductor material are formed with exactly one nitride compound semiconductor material.
  • the intermediate layer is nominally free of indium, located between the layer stack and the active region, and adjoins directly to the layer stack.
  • Layer stacks are n-doped at least in places.
  • the semiconductor body described here is based inter alia on the finding that the semiconductor body can be produced efficiently and inexpensively, since the layer stack is formed with only one material.
  • the semiconductor body can also be operated efficiently because the layer stack is formed with indium. It has been shown that by the use of indium in the
  • Layer stack prevents or at least reduces the undesired incorporation of impurities into the active area.
  • the Layer stack may extend in lateral directions over the entire lateral extent of the semiconductor body.
  • the first region may comprise a plurality of semiconductor layers.
  • the indium concentration in the first region decreases in the direction of the intermediate layer, so that the indium concentration in the first region at the interface to the
  • Interlayer decreases to a minimum value.
  • the indium concentration in the first area can decrease continuously.
  • the indium concentration in the first region drops to a minimum value of ⁇ 1%.
  • the indium concentration in the first region drops to a minimum value of ⁇ 0.5%. If the layer stack is formed, for example, with In x GaN, x is preferably less than 1% and particularly preferably less than 0.5%.
  • the failure rate of the semiconductor body may be increased under electrostatic stress.
  • the indium concentration according to this embodiment decreases to a minimum value at the interface between the layer stack and the intermediate layer. The continuous lowering of the indium concentration prevents the formation of an interface in which the indium concentration changes significantly.
  • a second region of the layer stack is arranged on the side of the layer stack facing away from the first region, and the indium concentration in the second region increases in the direction of
  • the second region may extend over the entire lateral extent of the semiconductor body.
  • the first and the second area are arranged one above the other in the stacking direction. They do not border, however
  • the second region may comprise a plurality of semiconductor layers.
  • the indium concentration in the second area increases in
  • the indium concentration in the second range increases from a minimum value of ⁇ 1% or more preferably of ⁇ 0.5% to above a threshold value of 1.5%.
  • the threshold value is at least 2% and at most 4.9%.
  • the indium concentration can increase continuously. If the second region adjoins a layer outside the layer stack which is formed with GaN, the formation of piezoelectric charges at the interface is prevented.
  • the indium concentration in the second region of the layer stack increases in the direction of the intermediate layer to at least a threshold value and drops again below the threshold value in the region of the layer stack only within the first region.
  • the indium concentration in the layer stack is less than the threshold only within the first and second ranges. Between the first and the second region may be arranged a third region in which the indium concentration is above the threshold value. In this case, the first and the second area each one
  • the Layer stack is formed with only one nitride compound semiconductor material, it does not occur even within the layer stack to the formation of piezoelectric charges.
  • the first and the second region of the layer stack are n-doped and the third region is undoped.
  • the layer stack has no third area. In this embodiment, it is possible that the first and the second area in
  • the first region may have a substantially smaller thickness than the second region.
  • the thickness of the second region is 2 to 20 times the thickness of the first region.
  • the thickness of the second region is three to four times as large as the thickness of the first region.
  • the indium concentration in the layer stack decreases in the direction of the
  • Interlayer This means that the indium concentration in the layer stack in the direction of the intermediate layer does not increase, but only decreases. In this case, the indium concentration in the layer stack can sink continuously in the direction of the intermediate layer. If the indium concentration at the interface with the intermediate layer in the layer stack drops to a minimum value of ⁇ 1% or preferably ⁇ 0.5%, the formation of piezoelectric charges at the interface is prevented. Because in this embodiment of the Layer stack has only one area, the
  • Manufacturing process of the semiconductor body can be simplified.
  • the indium concentration in the layer stack increases in the direction of the
  • Intermediate layer does not sink, but only rises.
  • the indium concentration in the layer stack can increase continuously in the direction of the intermediate layer.
  • the intermediate layer may be highly n-doped. This means that the dopant concentration, for example at least 2 * 10 is 18 1 / cm 3 and not more than 3 * 10 19 1 / cm 3.
  • Layer stack at least one pair of alternating layers, wherein a first layer of each pair is n-doped and a second layer of each pair is nominally undoped.
  • the alternating layers are arranged between the first and the second region of the layer stack.
  • the indium concentration in the alternating layers can be constant.
  • the first layer of each pair may, for example, be n-doped with silicon. That the second layer of each pair is nominally undoped means that no dopant is provided during growth of the second layer. However, it is possible that dopants from adjacent
  • the second layer has a dopant concentration that is significantly lower than the dopant concentration in the adjacent layers.
  • the dopant concentration in the adjacent layers is significantly lower.
  • the layer stack comprises a plurality of pairs of alternating layers.
  • the alternating layers can provide improved protection against
  • the first layer of each pair has a different indium concentration than the second layer of each pair.
  • the first and the second layer thus each have a constant indium concentration.
  • the indium concentration in the first layer may be either greater or less than the indium concentration in the second layer.
  • the difference between the absolute indium concentrations in the first and the second layer may be, for example, one percent.
  • Layer amount to 2% and amount to 3% in the second layer.
  • the layer stack is between the intermediate layer and a layer sequence
  • the layer sequence can be a variety of
  • Layer sequence directly adjacent to the layer stack This means that the layer sequence, the layer stack and the intermediate layer are arranged one above the other in the stacking direction.
  • the fact that the layer sequence is nominally free of indium means that no indium is provided during the growth of the layer sequence. It is possible, however, that
  • the layer sequence is designed to contribute to a better protection against electrostatic discharge. To targeted disposals are used. A current pulse can then flow away via unevennesses in the layer sequence generated by the dislocations without damaging the active region. Thus, the failure rate of the semiconductor body in electrostatic charging can be reduced.
  • Such a layer sequence is associated with a first
  • the active region for generating or detecting is electromagnetic
  • Semiconductor body may be, for example, a
  • the light-emitting diode can, for example, electromagnetic radiation in a specific
  • the layer thickness of the layer stack is preferably at least 15 nm.
  • the layer thickness of the layer stack is particularly preferably at least 30 nm and at most 90 nm.
  • the layer thickness of the layer stack may be 60 nm.
  • the layer thickness of the layer stack is selected so that a relaxation of the layer stack
  • Layer thickness of the layer stack in the stacking direction less than 20 nm.
  • the layer thickness of Layer stack at least 5 nm and less than 20 nm.
  • the indium concentration in the layer stack is less than 5%.
  • the indium concentration in the layer stack is less than 3%.
  • the indium concentration in the layer stack is approximately 2.7%. Since the indium concentration in the layer stack is relatively small, the
  • Layer stacks are grown with a high quality. This means, for example, that less tension is created in the layer stack.
  • Figure 1 shows a schematic cross section through a
  • FIGS. 2 to 6 show schematic cross sections through a semiconductor body according to others
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a semiconductor body 10.
  • the semiconductor body 10 comprises a layer stack 41 onto which an intermediate layer 40
  • the semiconductor body 10 comprises a p-doped region 20, which is applied to the active region 30.
  • the layer stack 41 has a first region 42 which directly adjoins the intermediate layer 40. Furthermore, the layer stack 41 has a second region 43, which on the side facing away from the first region 42 of FIG.
  • Layer stack 41 is arranged. Between the first
  • Region 42 and the second region 43 is a third region 44.
  • the layer stack 41 is formed except for dopants with exactly one nitride compound semiconductor material.
  • exactly one nitride compound semiconductor material means that the
  • Layers stack impurities or impurities may have a concentration of less than 5%.
  • the layer stack has impurities or impurities with a concentration of less than 1%.
  • the layer stack 41 contains indium. The indium concentration in the layer stack 41 is not constant. In the second region 43, the indium concentration increases in a stacking direction z over one
  • the stacking direction z is perpendicular to the lateral extent of the semiconductor body 10.
  • the indium concentration in the second region 43 increases from a minimum value of ⁇ 1% or preferably ⁇ 0.5% to above the threshold value.
  • the stacking direction z of the semiconductor body 10 is applied on the z-axis and on the y-axis, the indium concentration in the layer stack 41. In the second region 43, the indium concentration thus increases continuously.
  • the indium concentration is constant.
  • the indium concentration drops below the threshold again. In this case, the sinks
  • the indium concentration in the first region 42 decreases to a minimum value of ⁇ 1% or preferably ⁇ 0.5%.
  • Threshold of the indium concentration may be, for example, at least 1.5% and at most 4.9%.
  • the threshold value is preferably at least 2% and at most 3%. Since the indium concentration is relatively low, the
  • the layer stack 41 may be formed, for example, with InGaN and be at least locally n-doped.
  • the layer stack 41 may be doped with silicon.
  • the layer stack 41 may have a thickness of at least 5 nm and at most 150 nm.
  • the first region 42 and the second region 43 may each have a thickness of less than 5 nm.
  • the intermediate layer 40 directly adjoins the layer stack 41 and is arranged between the layer stack 41 and the active region 30. Nominally, the intermediate layer 40 is free of indium. This means that no indium is provided during growth of the intermediate layer 40. However, it is possible that indium from adjacent layers is incorporated into the intermediate layer 40.
  • the intermediate layer 40 may be formed with GaN.
  • the intermediate layer 40 may be n-doped in partial regions. It can the
  • Dopant concentration in the intermediate layer 40 at least 2 * 10 18 1 / cm 3 and at most 3 * 10 19 1 / cm 3 amount.
  • the layer stack 41 may also have regions or layers in which the dopant concentration is in this range.
  • piezoelectric charges may form at the interface between the two layers. The formation of piezo charges is in this
  • Embodiment thereby prevents the indium concentration in the first region 42 decreases to a very low value.
  • the active region 30 directly adjoins the intermediate layer 40 and has grown thereon.
  • the active region 30 can be designed to generate or detect electromagnetic radiation, in particular light.
  • the active area 30 may be, for example, a
  • Multiple quantum well structure comprising a plurality of alternately arranged quantum well layers and
  • barrier layers can be formed with GaAlN, InGaN or GaN and the
  • Quantum well layers can be formed with InAlGaN or InGaN.
  • the active region 30 the p-doped region 20 is arranged.
  • the layer stack contains 41 indium, the unwanted incorporation and thus the concentration of
  • Impurities in the active region 30 can be reduced.
  • the semiconductor body 10 can be operated more efficiently.
  • the layer stack 41 is formed with exactly one nitride compound semiconductor material
  • Semiconductor body 10 are easily manufactured. In addition, the semiconductor body 10 is more robust than a semiconductor body having a larger number of different ones
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through a semiconductor body 10 according to another
  • the structure of the semiconductor body 10 corresponds to the structure shown in FIG. In this embodiment, the third area 44 of the
  • Layer stack 41 has pairs of alternating layers.
  • a first layer 45 of each pair is n-doped and a second layer 46 of each pair is nominally undoped.
  • the first layers 45 may be doped with silicon, for example. That the second layers 46 nominal
  • Layers are incorporated into the second layers 46.
  • FIG. 3 shows a schematic cross section through a semiconductor body 10 according to another
  • the structure of the semiconductor body 10 corresponds to the structure shown in FIG.
  • the semiconductor body 10 has a layer sequence 50.
  • the layer stack 41 is between the
  • Intermediate layer 40 and the layer sequence 50 arranged and the layer sequence 50 is nominally free of indium.
  • Layer sequence 50 may be formed with GaN and contribute to protection against electrostatic discharge. For this purpose, deliberately existing dislocations in the layer sequence
  • a current pulse can then flow away via unevennesses in the layer sequence 50 generated by the dislocations without damaging the active region 30.
  • the failure rate of the semiconductor body 10 upon electrostatic charging can be reduced.
  • Layer sequence 50 no piezoelectric charges, because the indium concentration in the second region 43 in the region of
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a semiconductor body 10 according to another
  • the layer stack 41 thus has only a first region 42 in this case. At the interface with the intermediate layer 40, the indium Concentration in the layer stack 41 maximum.
  • the intermediate layer 40 may be partially highly n-doped.
  • the indium concentration decreases in the second case, which is shown on the right side.
  • Layer stack 41 in the direction of the intermediate layer 40.
  • the indium concentration in the layer stack 41 at the interface to the intermediate layer 40 is minimal.
  • the formation of piezoelectric charges at this interface is prevented. Since in this embodiment, the layer stack 41 has only a first region 42, the
  • Semiconductor body 10 are made particularly easy.
  • FIG. 5 shows a schematic cross section through a semiconductor body 10 according to another
  • the structure of the semiconductor body 10 corresponds to the structure shown in FIG.
  • the first layers 45 and the second layers 46 differ not only in that the first layers 45 are n-doped and the second layers 46 are undoped, but also in that the first
  • Layers 45 have a different indium concentration than the second layers 46.
  • the indium concentration is the same in all first layers 45 and differs from the indium concentration of the second layers 46. Also in all second layers 46, the indium concentration is the same. Thus, the indium concentration in the first layers 45 may be either greater or less than the indium concentration in the second layers 46. The difference of the indium concentrations of the first layers 45 and the second
  • FIG. 6 shows a schematic cross section through a semiconductor body 10 according to another
  • the structure of the semiconductor body 10 corresponds to the structure shown in FIG.
  • the layer stack 41 in this exemplary embodiment has only a first region 42 and a second region 43.
  • the first area 42 directly adjoins the second area 43.
  • the thickness of the second region 43 in the stacking direction z is substantially greater than the thickness of the first region 42
  • Thickness of the second region 43 is two to 20 times as large as the thickness of the first region 42.
  • the thickness of the second region 43 is three to four times as large as the thickness of the first region 42.

Landscapes

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

Abstract

Es wird ein Halbleiterkörper (10) angegeben mit: - einem p-dotierten Bereich (20), - einem aktiven Bereich (30), - einer Zwischenschicht (40), und - einem Schichtenstapel (41), der Indium enthält, wobei sich die Indium-Konzentration im Schichtenstapel (41) entlang einer Stapelrichtung (z) ändert, und der Schichtenstapel (41) abgesehen von Dotierstoffen mit genau einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist, wobei - die Zwischenschicht (40) nominell frei von Indium ist, zwischen dem Schichtenstapel (41) und dem aktiven Bereich (30) angeordnet ist und direkt an den Schichtenstapel (41) angrenzt, - die Zwischenschicht (40) und/oder der Schichtenstapel (41) zumindest stellenweise n-dotiert sind, - die Dotierstoffkonzentration des Schichtenstapels (41) wenigstens 5 * 10 17 1/ cm 3 und höchstens 2 * 10 18 1/cm 3 beträgt, und - die Dotierstoffkonzentration der Zwischenschicht (40) wenigstens 2 * 10 18 1/ cm 3 und höchstens 3 * 10 19 1/cm 3 beträgt.

Description

Beschreibung
HALBLEI ERKÖRPER Es wird ein Halbleiterkörper angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterkörper anzugeben, der effizient betrieben und hergestellt werden kann .
Der hier beschriebene Halbleiterkörper kann insbesondere auf einem I I I /V-Verbindungs-Halbleitermaterial basieren. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der Halbleiterkörper auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers umfasst der Halbleiterkörper einen p-dotierten Bereich. Der p-dotierte Bereich ist mit zumindest einem p-Dotierstoff dotiert. Der p-dotierte Bereich kann eine oder mehrere p- dotierte Halbleiterschichten umfassen. Des Weiteren kann sich der p-dotierte Bereich über die gesamte laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers erstrecken. Die laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers ist quer, insbesondere senkrecht, zu einer Stapelrichtung des Halbleiterkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterkörper einen aktiven Bereich. Auf dem aktiven
Bereich kann der p-dotierte Bereich angeordnet sein. Im aktiven Bereich wird im Betrieb eine Funktion des
Halbleiterkörpers wahrgenommen. Zum Beispiel kann der aktive Bereich dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder zu detektieren. Der Halbleiterkörper ist dann Teil eines optoelektronischen Bauteils. Der aktive Bereich kann zum Bespiel eine Mehrzahl von alternierend angeordneten Quantentopfschichten und Barriereschichten umfassen. Weiter ist es möglich, dass der Halbleiterkörper Teil eines elektronischen Bauteils wie einer Diode, eines Transistors oder eines integrierten Schaltkreises ist. Der aktive Bereich ist dann entsprechend ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterkörper eine Zwischenschicht. Die Zwischenschicht kann direkt an den aktiven Bereich angrenzen und der aktive Bereich kann auf die Zwischenschicht aufgewachsen sein. Die Zwischenschicht kann mit einem Halbleitermaterial gebildet sein. Beispielsweise kann die Zwischenschicht mit einem
Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Galliumnitrid (GaN) gebildet sein. Die Materialzusammensetzung des Nitrid- Verbindungshalbleitermaterials ändert sich, insbesondere im Rahmen einer Herstellungstoleranz, nicht innerhalb der
Zwischenschicht . Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterkörper einen Schichtenstapel, der Indium enthält, wobei sich die Indium-Konzentration im Schichtenstapel entlang der Stapelrichtung ändert, und der Schichtenstapel abgesehen von Dotierstoffen mit genau einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist. Dabei bedeutet genau ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial zum Beispiel, dass der Schichtenstapel Verunreinigungen oder Fremdatome mit einer Konzentration von weniger als 5 % aufweisen kann.
Bevorzugt weist der Schichtenstapel Verunreinigungen oder Fremdatome mit einer Konzentration von weniger als 1 % auf.
Die Zwischenschicht kann auf dem Schichtenstapel aufgebracht, zum Beispiel aufgewachsen, sein. Der Schichtenstapel kann verschiedene Halbleiterschichten umfassen. Somit kann der Schichtenstapel mit einem Halbleitermaterial gebildet sein, welches Indium enthält.
Die Stapelrichtung des Halbleiterkörpers entspricht der Stapelrichtung des Schichtenstapels. Die Indium-Konzentration im Schichtenstapel ist nicht konstant entlang der
Stapelrichtung. Das bedeutet, dass die Indium-Konzentration im Schichtenstapel beispielsweise in Stapelrichtung ansteigen oder sinken kann. Es ist möglich, dass sich die Indium- Konzentration im Schichtenstapel linear oder in anderer Art und Weise ändert. Bevorzugt ändert sich die Indium- Konzentration im Schichtenstapel quasi-kontinuierlich oder kontinuierlich. Dazu kann beispielsweise die Temperatur oder das Angebot von Indium während des Wachstums des
Schichtenstapels quasi-kontinuierlich oder kontinuierlich geändert werden. In lateralen Richtungen kann die Indium- Konzentration im Schichtenstapel konstant sein.
Der Schichtenstapel ist mit einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Das bedeutet, dass der gesamte Schichtenstapel mit dem gleichen
Halbleitermaterial gebildet ist und sich verschiedene
Bereiche des Schichtenstapels nur in ihrer Indium- Konzentration und gegebenenfalls in ihrer
Dotierstoffkonzentration voneinander unterscheiden.
Beispielsweise kann der Schichtenstapel mit
Indiumgalliumnitrid (InGaN) gebildet sein.
Dadurch, dass der Schichtenstapel Indium enthält, kann der unerwünschte Einbau und somit die Konzentration von
Verunreinigungen im aktiven Bereich vermieden oder zumindest verringert werden. Somit kann der Halbleiterkörper
effizienter betrieben werden. Dadurch, dass der Schichtenstapel mit genau einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist, kann der
Halbleiterkörper einfach hergestellt werden. Außerdem kann der Schichtenstapel zum Schutz gegen elektrostatische
Entladung beitragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers ist die Zwischenschicht nominell frei von Indium und zwischen dem Schichtenstapel und dem aktiven Bereich angeordnet und die Zwischenschicht grenzt direkt an den Schichtenstapel an. Dass die Zwischenschicht nominell frei von Indium ist, bedeutet in diesem Fall insbesondere, dass während des
Wachstums der Zwischenschicht kein Indium bereitgestellt wird. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass Indium aus angrenzenden Schichten in die Zwischenschicht
eindiffundiert. Der Schichtenstapel, die Zwischenschicht und der aktive Bereich sind in Stapelrichtung übereinander angeordnet und können sich jeweils über die gesamte laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers erstrecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers sind die Zwischenschicht und/oder der Schichtenstapel zumindest stellenweise n-dotiert. Es ist also möglich, dass die Zwischenschicht und der Schichtenstapel teilweise oder vollständig n-dotiert sind. Beispielsweise können einzelne Schichten des Schichtenstapels n-dotiert sein und andere Schichten sind undotiert. Die Zwischenschicht und der
Schichtenstapel können beispielsweise mit Silizium dotiert sein .
Die Dotierstoffkonzentration in der Zwischenschicht und/oder im Schichtenstapel kann beispielsweise mindestens 5 * 1017 1/cm3 und höchstens 2 * 1018 1/cm3 betragen. Es ist außerdem möglich, dass die Dotierstoffkonzentration der
Zwischenschicht zwischen 2 * 1018 1/cm3 und 3 * 1019 1/cm3 liegt. Es ist auch möglich, dass der Schichtenstapel Bereiche aufweist, in denen die Dotierstoffkonzentration mindestens 2 * 1018 1/cm3 und höchstens 3 * 1019 1/cm3 beträgt. Die Dicke in Stapelrichtung dieser höher dotierten Bereiche kann zwischen 5 Ä und 30 Ä liegen. Eine hohe Dotierstoffkonzentration in Bereichen der Zwischenschicht und/oder eine hohe
Dotierstoffkonzentration in Bereichen des Schichtenstapels, können einen Schutz gegen elektrostatische Entladung bilden. Somit kann die Ausfallrate des Halbleiterkörpers bei
elektrostatischer Aufladung verringert werden.
Der Halbleiterkörper kann auf einem Substrat aufgewachsen sein. Der Halbleiterkörper kann epitaktisch durch
metallorganische Gasphasenepitaxie auf einem Substrat aufgewachsen sein. Es ist auch möglich, dass der
Halbleiterkörper frei von einem Aufwachssubstrat ist und sich auf einem Trägerelement befindet, welches nachträglich nach dem Aufwachsen am Halbleiterkörper befestigt wird. Somit kann der Halbleiterkörper ein Dünnfilm-Halbleiterkörper sein, von dem das Aufwachssubstrat entfernt ist.
Der p-dotierte Bereich, der aktive Bereich, die
Zwischenschicht und der Schichtenstapel können
dreidimensionale Körper bilden und beispielsweise quader- oder zylinderförmig sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Halbleiterkörper einen p-dotierten Bereich, einen aktiven
Bereich, eine Zwischenschicht und einen Schichtenstapel. Der Schichtenstapel enthält Indium, wobei sich die Indium- Konzentration im Schichtenstapel entlang einer Stapelrichtung ändert. Außerdem ist der Schichtenstapel abgesehen von
Dotierstoffen mit genau einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Die Zwischenschicht ist nominell frei von Indium, zwischen dem Schichtenstapel und dem aktiven Bereich angeordnet und grenzt direkt an den Schichtenstapel an. Die Zwischenschicht und/oder der
Schichtenstapel sind zumindest stellenweise n-dotiert.
Dem hier beschriebenen Halbleiterkörper liegt dabei unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass der Halbleiterkörper effizient und kostengünstig hergestellt werden kann, da der Schichtenstapel mit nur einem Material gebildet ist. Der Halbleiterkörper kann zudem effizient betrieben werden, weil der Schichtenstapel mit Indium gebildet ist. Es hat sich gezeigt, dass durch die Verwendung von Indium im
Schichtenstapel der unerwünschte Einbau von Verunreinigungen in den aktiven Bereich verhindert oder zumindest verringert wird . Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt ein erster
Bereich des Schichtenstapels direkt an die Zwischenschicht an und die Indium-Konzentration sinkt im ersten Bereich in
Richtung der Zwischenschicht. Der erste Bereich des
Schichtenstapels kann sich in lateralen Richtungen über die gesamte laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers erstrecken. Der erste Bereich kann eine Vielzahl von Halbleiterschichten umfassen. Die Indium-Konzentration im ersten Bereich sinkt in Richtung der Zwischenschicht, so dass die Indium- Konzentration im ersten Bereich an der Grenzfläche zur
Zwischenschicht auf einen minimalen Wert sinkt. Dabei kann die Indium-Konzentration im ersten Bereich kontinuierlich abnehmen. Bevorzugt sinkt die Indium-Konzentration im ersten Bereich auf einen minimalen Wert von < 1 %. Besonders bevorzugt sinkt die Indium-Konzentration im ersten Bereich auf einen minimalen Wert von < 0,5 %. Ist der Schichtenstapel beispielsweise mit InxGaN gebildet, ist x bevorzugt kleiner als 1 % und besonders bevorzugt kleiner als 0,5 %.
Wird eine Halbleiterschicht, welche Indium enthält und beispielsweise mit InGaN gebildet ist, auf einer
Halbleiterschicht, welche kein Indium enthält und
beispielsweise mit GaN gebildet ist, aufgewachsen, so kann die Ausfallrate des Halbleiterkörpers bei elektrostatischer Belastung erhöht sein. Vorteilhafterweise sinkt die Indium- Konzentration gemäß dieser Ausführungsform an der Grenzfläche zwischen dem Schichtenstapel und der Zwischenschicht auf einen minimalen Wert. Durch das kontinuierliche Absenken der Indium-Konzentration wird vermieden, dass eine Grenzfläche entsteht, bei der sich die Indium-Konzentration wesentlich ändert .
Da die Materialien InGaN und GaN unterschiedliche
Gitterkonstanten aufweisen, entstehen Verspannungen im
Material, wenn die beiden Materialien aufeinander
aufgewachsen werden. Durch die Verspannungen entstehen piezoelektrische Felder. An einer Grenzfläche zwischen einer Schicht, welche mit InGaN gebildet ist und einer anderen Schicht, welche mit GaN gebildet ist, können sich somit
Piezo-Ladungen anhäufen. Es hat sich gezeigt, dass diese die Ausfallrate des Halbleiterkörpers bei elektrostatischer
Aufladung negativ beeinflussen können. Somit kann durch die Vermeidung von Grenzflächen, an welchen sich die Indium- Konzentration wesentlich ändert, ein erhöhter Schutz gegen elektrostatische Entladung erreicht werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein zweiter Bereich des Schichtenstapels an der dem ersten Bereich abgewandten Seite des Schichtenstapels angeordnet und die Indium- Konzentration im zweiten Bereich steigt in Richtung der
Zwischenschicht an. Der zweite Bereich kann sich über die gesamte laterale Ausdehnung des Halbleiterkörpers erstrecken. Der erste und der zweite Bereich sind in Stapelrichtung übereinander angeordnet. Sie grenzen jedoch nicht
notwendigerweise direkt aneinander an. Der zweite Bereich kann eine Vielzahl von Halbleiterschichten umfassen. Die Indium-Konzentration im zweiten Bereich steigt in
Stapelrichtung an. Bevorzugt steigt die Indium-Konzentration im zweiten Bereich von einem minimalen Wert von < 1 % oder besonders bevorzugt von < 0,5 % auf über einen Schwellwert von 1,5 % an. Besonders bevorzugt beträgt der Schwellwert mindestens 2 % und höchstens 4,9 %. Die Indium-Konzentration kann kontinuierlich ansteigen. Grenzt der zweite Bereich an eine Schicht außerhalb des Schichtenstapels an, welche mit GaN gebildet ist, so wird die Bildung von Piezo-Ladungen an der Grenzfläche verhindert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steigt die Indium- Konzentration im zweiten Bereich des Schichtenstapels in Richtung der Zwischenschicht wenigstens auf einen Schwellwert an und sinkt im Bereich des Schichtenstapels nur innerhalb des ersten Bereichs wieder unter den Schwellwert. Das
bedeutet, dass die Indium-Konzentration im Schichtenstapel nur innerhalb des ersten und des zweiten Bereichs weniger als der Schwellwert beträgt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich kann ein dritter Bereich angeordnet sein, in welchem die Indium-Konzentration über dem Schwellwert liegt. Dabei können der erste und der zweite Bereich jeweils eine
Schichtdicke von weniger als 5 nm aufweisen. Da der Schichtenstapel mit nur einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist, kommt es auch innerhalb des Schichtenstapels nicht zur Bildung von Piezo- Ladungen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der erste und der zweite Bereich des Schichtenstapels n-dotiert und der dritte Bereich ist undotiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt der zweite
Bereich des Schichtenstapels direkt an den ersten Bereich des Schichtenstapels an. In diesem Fall weist der Schichtenstapel keinen dritten Bereich auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der erste und der zweite Bereich in
Stapelrichtung verschiedene Dicken aufweisen. Beispielsweise kann der erste Bereich eine wesentlich geringere Dicke aufweisen als der zweite Bereich. Zum Beispiel ist die Dicke des zweiten Bereichs zwei bis 20 mal so groß wie die Dicke des ersten Bereichs. Bevorzugt ist die Dicke des zweiten Bereichs drei bis vier mal so groß wie die Dicke des ersten Bereichs .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sinkt die Indium- Konzentration im Schichtenstapel in Richtung der
Zwischenschicht. Das bedeutet, dass die Indium-Konzentration im Schichtenstapel in Richtung der Zwischenschicht nicht ansteigt, sondern nur sinkt. Dabei kann die Indium- Konzentration im Schichtenstapel kontinuierlich in Richtung der Zwischenschicht sinken. Sinkt die Indium-Konzentration an der Grenzfläche zur Zwischenschicht im Schichtenstapel auf einen minimalen Wert von < 1 % oder bevorzugt < 0,5 %, wird die Bildung von Piezo-Ladungen an der Grenzfläche verhindert. Dadurch dass in diesem Ausführungsbeispiel der Schichtenstapel nur einen Bereich aufweist, kann der
Herstellungsprozess des Halbleiterkörpers vereinfacht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform steigt die Indium- Konzentration im Schichtenstapel in Richtung der
Zwischenschicht an. Das bedeutet, dass die Indium- Konzentration im Schichtenstapel in Richtung der
Zwischenschicht nicht sinkt, sondern nur ansteigt. Dabei kann die Indium-Konzentration im Schichtenstapel kontinuierlich in Richtung der Zwischenschicht ansteigen. Um eine Ausbildung von Piezo-Ladungen an der Grenzfläche zwischen dem
Schichtenstapel und der Zwischenschicht zu verringern, kann die Zwischenschicht hoch n-dotiert sein. Das bedeutet, dass die Dotierstoffkonzentration beispielsweise mindestens 2 * 1018 1/cm3 und höchstens 3 * 1019 1/cm3 beträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Schichtenstapel mindestens ein Paar alternierende Schichten auf, wobei eine erste Schicht jedes Paars n-dotiert ist und eine zweite Schicht jedes Paars nominell undotiert ist. Dabei sind die alternierenden Schichten zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich des Schichtenstapels angeordnet. Die Indium- Konzentration in den alternierenden Schichten kann konstant sein. Die erste Schicht jedes Paars kann beispielsweise mit Silizium n-dotiert sein. Dass die zweite Schicht jedes Paars nominell undotiert ist, bedeutet, dass während des Wachstums der zweiten Schicht kein Dotierstoff bereitgestellt wird. Es ist jedoch möglich, dass Dotierstoffe aus benachbarten
Schichten in die zweite Schicht eingebaut werden. Die zweite Schicht weist aber eine Dotierstoffkonzentration auf, die deutlich geringer ist als die Dotierstoffkonzentration in den angrenzenden Schichten. Zum Beispiel beträgt die
Dotierstoffkonzentration in der zweiten Schicht höchstens 5 * 1016 1/cm3. Bevorzugt weist der Schichtenstapel eine Vielzahl von Paaren alternierender Schichten auf. Die alternierenden Schichten können zu einem verbesserten Schutz gegen
elektrostatische Entladung beitragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste Schicht jedes Paars eine andere Indium-Konzentration als die zweite Schicht jedes Paars auf. Die erste und die zweite Schicht weisen also jeweils eine konstante Indium-Konzentration auf. Die Indium-Konzentration in der ersten Schicht kann entweder größer oder kleiner als die Indium-Konzentration in der zweiten Schicht sein. Dabei kann der Unterschied zwischen den absoluten Indium-Konzentrationen in der ersten und der zweiten Schicht beispielsweise ein Prozent sein.
Beispielsweise kann die Indium-Konzentration in der ersten
Schicht 2 % betragen und in der zweiten Schicht 3 % betragen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Schichtenstapel zwischen der Zwischenschicht und einer Schichtenfolge
angeordnet und die Schichtenfolge ist nominell frei von
Indium. Die Schichtenfolge kann eine Vielzahl von
Halbleiterschichten umfassen. Des Weiteren kann die
Schichtenfolge direkt an den Schichtenstapel angrenzen. Das bedeutet, dass die Schichtenfolge, der Schichtenstapel und die Zwischenschicht in Stapelrichtung übereinander angeordnet sind. Dass die Schichtenfolge nominell frei von Indium ist, bedeutet, dass während des Wachstums der Schichtenfolge kein Indium bereitgestellt wird. Es ist jedoch möglich, dass
Indium aus angrenzenden Schichten in die
Schichtenfolgeeingebaut wird.
Die Schichtenfolge ist dazu ausgelegt, zu einem besseren Schutz gegen elektrostatische Entladung beizutragen. Dazu werden gezielt vorhandene Versetzungen genutzt. Ein Strompuls kann dann über von den Versetzungen erzeugte Unebenheiten in der Schichtenfolge abfließen, ohne den aktiven Bereich zu beschädigen. Somit kann die Ausfallrate des Halbleiterkörpers bei elektrostatischer Aufladung reduziert werden. Eine solche Schichtenfolge ist im Zusammenhang mit einer ersten
Halbleiterschichtenfolge in der Druckschrift WO 2011080219 AI beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der aktive Bereich zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer
Strahlung, insbesondere von Licht, ausgebildet. Bei dem
Halbleiterkörper kann es sich beispielsweise um eine
Leuchtdiode handeln. Die Leuchtdiode kann beispielsweise elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten
Spektralbereich emittieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die
Schichtdicke des Schichtenstapels in Stapelrichtung
mindestens 5 nm und höchstens 150 nm. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke des Schichtenstapels mindestens 15 nm. Besonders bevorzugt beträgt die Schichtdicke des Schichtenstapels mindestens 30 nm und höchstens 90 nm. Beispielsweise kann die Schichtdicke des Schichtenstapels 60 nm betragen.
Vorteilhafterweise wird die Schichtdicke des Schichtenstapels so gewählt, dass ein Relaxieren des Schichtenstapels
verhindert werden kann und somit die Bildung von
Kristalldefekten minimiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die
Schichtdicke des Schichtenstapels in Stapelrichtung weniger als 20 nm. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke des Schichtenstapels mindestens 5 nm und weniger als 20 nm.
Vorteilhafterweise ist bei einer solch geringen Dicke des Schichtenstapels die Bildung von Kristalldefekten stark reduziert .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Indium- Konzentration im Schichtenstapel kleiner als 5 %. Bevorzugt ist die Indium-Konzentration im Schichtenstapel kleiner als 3 %. Besonders bevorzugt beträgt die Indium-Konzentration im Schichtenstapel ungefähr 2,7 %. Da die Indium-Konzentration im Schichtenstapel relativ klein ist, kann der
Schichtenstapel mit einer hohen Qualität aufgewachsen werden. Das bedeutet zum Beispiel, dass weniger Verspannungen im Schichtenstapel entstehen.
Im Folgenden werden hier beschriebene Halbleiterkörper in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert. Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen
Halbleiterkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figuren 2 bis 6 zeigen schematische Querschnitte durch einen Halbleiterkörper gemäß weiterer
Ausführungsbeispiele.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren
dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere
Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein. Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 10. Der Halbleiterkörper 10 umfasst einen Schichtenstapel 41, auf den eine Zwischenschicht 40
aufgebracht ist. Auf die Zwischenschicht 40 ist ein aktiver Bereich 30 aufgebracht. Außerdem umfasst der Halbleiterkörper 10 einen p-dotierten Bereich 20, welcher auf den aktiven Bereich 30 aufgebracht ist.
Der Schichtenstapel 41 weist einen ersten Bereich 42 auf, welcher direkt an die Zwischenschicht 40 angrenzt. Weiter weist der Schichtenstapel 41 einen zweiten Bereich 43 auf, der an der dem ersten Bereich 42 abgewandten Seite des
Schichtenstapels 41 angeordnet ist. Zwischen dem ersten
Bereich 42 und dem zweiten Bereich 43 befindet sich ein dritter Bereich 44. Der Schichtenstapel 41 ist abgesehen von Dotierstoffen mit genau einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet. Dabei bedeutet genau ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, dass der
Schichtenstapel Verunreinigungen oder Fremdatome mit einer Konzentration von weniger als 5 % aufweisen kann. Bevorzugt weist der Schichtenstapel Verunreinigungen oder Fremdatome mit einer Konzentration von weniger als 1 % auf. Außerdem enthält der Schichtenstapel 41 Indium. Die Indium-Konzentration im Schichtenstapel 41 ist nicht konstant. Im zweiten Bereich 43 steigt die Indium- Konzentration in einer Stapelrichtung z auf über einen
Schwellwert an. Die Stapelrichtung z ist senkrecht zur lateralen Ausdehnung des Halbleiterkörpers 10. Bevorzugt steigt die Indium-Konzentration im zweiten Bereich 43 von einem minimalen Wert von < 1 % oder bevorzugt < 0,5 % auf über den Schwellwert an. In Figur 1 ist auf der z-Achse die Stapelrichtung z des Halbleiterkörpers 10 aufgetragen und auf der y-Achse die Indium-Konzentration im Schichtenstapel 41. Im zweiten Bereich 43 steigt die Indium-Konzentration also kontinuierlich an. Im dritten Bereich 44 des Schichtenstapels 41 ist die Indium-Konzentration konstant. Im ersten Bereich 42 des Schichtenstapels 41 sinkt die Indium-Konzentration wieder unter den Schwellwert. In diesem Fall sinkt die
Indium-Konzentration kontinuierlich. Bevorzugt sinkt die Indium-Konzentration im ersten Bereich 42 bis auf einen minimalen Wert von < 1 % oder bevorzugt < 0,5 %. Der
Schwellwert der Indium-Konzentration kann beispielsweise mindestens 1,5 % und höchstens 4,9 % betragen. Bevorzugt beträgt der Schwellwert mindestens 2 % und höchstens 3 % . Da die Indium-Konzentration relativ gering ist, kann der
Schichtenstapel 41 mit einer verbesserten Qualität, das bedeutet mit weniger Verspannungen und Versetzungen,
aufgewachsen werden.
Die Indium-Konzentration kann im ersten Bereich 42 und im zweiten Bereich 43 beispielsweise dadurch geändert werden, dass die Temperatur, die Wachstumsrate oder der Druck während des Wachstums des Schichtenstapels 41 und das Angebot von Indium geändert werden.
Der Schichtenstapel 41 kann beispielsweise mit InGaN gebildet sein und zumindest stellenweise n-dotiert sein.
Beispielsweise kann der Schichtenstapel 41 mit Silizium dotiert sein.
Der Schichtenstapel 41 kann eine Dicke von mindestens 5 nm und höchstens 150 nm aufweisen. Der erste Bereich 42 und der zweite Bereich 43 können jeweils eine Dicke von weniger als 5 nm aufweisen. Die Zwischenschicht 40 grenzt direkt an den Schichtenstapel 41 an und ist zwischen dem Schichtenstapel 41 und dem aktiven Bereich 30 angeordnet. Nominell ist die Zwischenschicht 40 frei von Indium. Das bedeutet, dass während des Wachstums der Zwischenschicht 40 kein Indium bereitgestellt wird. Es ist jedoch möglich, dass Indium aus benachbarten Schichten in die Zwischenschicht 40 eingebaut wird. Die Zwischenschicht 40 kann mit GaN gebildet sein. Außerdem kann die Zwischenschicht 40 in Teilbereichen n-dotiert sein. Dabei kann die
Dotierstoffkonzentration in der Zwischenschicht 40 mindestens 2 * 1018 1/cm3 und höchstens 3 * 1019 1/cm3 betragen. Auch der Schichtenstapel 41 kann Bereiche oder Schichten aufweisen, in denen die Dotierstoffkonzentration in diesem Bereich liegt.
Grenzt eine Schicht, welche Indium enthält an eine Schicht, welche kein Indium enthält, so kann es zur Bildung von Piezo- Ladungen an der Grenzfläche zwischen den zwei Schichten kommen. Die Bildung von Piezo-Ladungen wird in diesem
Ausführungsbeispiel dadurch verhindert, dass die Indium- Konzentration im ersten Bereich 42 auf einen sehr geringen Wert sinkt. Somit wird eine Bildung von Piezo-Ladungen an der Grenzfläche zwischen dem Schichtenstapel 41 und der
Zwischenschicht 40 verhindert. Außerdem wird die Bildung von Piezo-Ladungen an der Grenzfläche zwischen dem zweiten
Bereich 43 und darunterliegenden Schichten, welche nicht zum Schichtenstapel 41 gehören, verhindert.
Der aktive Bereich 30 grenzt direkt an die Zwischenschicht 40 an und ist auf dieser aufgewachsen. Der aktive Bereich 30 kann zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, ausgebildet sein. Der aktive Bereich 30 kann beispielsweise eine
Mehrfachquantentopfstruktur umfassen, welche eine Mehrzahl von alternierend angeordneten Quantentopfschichten und
Barriereschichten umfasst. Die Barriereschichten können mit GaAlN, InGaN oder GaN gebildet sein und die
Quantentopfschichten können mit InAlGaN oder InGaN gebildet sein. Auf dem aktiven Bereich 30 ist der p-dotierte Bereich 20 angeordnet.
Dadurch dass der Schichtenstapel 41 Indium enthält, kann der unerwünschte Einbau und somit die Konzentration von
Verunreinigungen im aktiven Bereich 30 verringert werden. Somit kann der Halbleiterkörper 10 effizienter betrieben werden .
Dadurch dass der Schichtenstapel 41 mit genau einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist, kann der
Halbleiterkörper 10 einfach hergestellt werden. Außerdem ist der Halbleiterkörper 10 robuster als ein Halbleiterkörper, welcher mit einer größeren Anzahl von unterschiedlichen
Materialien hergestellt wird.
Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 10 gemäß eines weiteren
Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des Halbleiterkörpers 10 entspricht dem Aufbau, welcher in Figur 1 gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der dritte Bereich 44 des
Schichtenstapels 41 jedoch Paare von alternierenden Schichten auf. Dabei ist eine erste Schicht 45 jedes Paars n-dotiert und eine zweite Schicht 46 jedes Paars nominell undotiert. Die ersten Schichten 45 können beispielsweise mit Silizium dotiert sein. Dass die zweiten Schichten 46 nominell
undotiert sind, bedeutet, dass während des Wachstums der zweiten Schichten 46 kein Dotierstoff bereitgestellt wird. Es ist jedoch möglich, dass Dotierstoffe aus benachbarten
Schichten in die zweiten Schichten 46 eingebaut werden.
Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 10 gemäß eines weiteren
Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des Halbleiterkörpers 10 entspricht dem Aufbau, welcher in Figur 1 gezeigt ist.
Zusätzlich weist der Halbleiterkörper 10 eine Schichtenfolge 50 auf. Der Schichtenstapel 41 ist zwischen der
Zwischenschicht 40 und der Schichtenfolge 50 angeordnet und die Schichtenfolge 50 ist nominell frei von Indium. Die
Schichtenfolge 50 kann mit GaN gebildet sein und zum Schutz gegen elektrostatische Entladung beitragen. Dazu werden gezielt vorhandene Versetzungen in der Schichtenfolge
50genutzt. Ein Strompuls kann dann über von den Versetzungen erzeugte Unebenheiten in der Schichtenfolge 50 abfließen, ohne den aktiven Bereich 30 zu beschädigen. Somit kann die Ausfallrate des Halbleiterkörpers 10 bei elektrostatischer Aufladung reduziert werden. Vorteilhafterweise bilden sich an der Grenzfläche zwischen dem Schichtenstapel 41 und der
Schichtenfolge 50 keine Piezo-Ladungen aus, weil die Indium- Konzentration im zweiten Bereich 43 im Bereich der
Grenzfläche sehr gering ist. Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 10 gemäß eines weiteren
Ausführungsbeispiels. Im Bereich des Schichtenstapels 41 sind zwei alternative Möglichkeiten dargestellt. Im ersten Fall, welcher auf der linken Seite dargestellt ist, steigt die Indium-Konzentration im Schichtenstapel 41 in Richtung der
Zwischenschicht 40 kontinuierlich an. Der Schichtenstapel 41 weist also in diesem Fall nur einen ersten Bereich 42 auf. An der Grenzfläche zur Zwischenschicht 40 ist die Indium- Konzentration im Schichtenstapel 41 maximal. Um die
Ausbildung von Piezo-Ladungen an der Grenzfläche zumindest zu verringern, kann die Zwischenschicht 40 teilweise hoch n- dotiert sein. Im zweiten Fall, welcher auf der rechten Seite dargestellt ist, sinkt die Indium-Konzentration im
Schichtenstapel 41 in Richtung der Zwischenschicht 40. Dabei ist die Indium-Konzentration im Schichtenstapel 41 an der Grenzfläche zur Zwischenschicht 40 minimal. Somit wird die Bildung von Piezo-Ladungen an dieser Grenzfläche verhindert. Da in diesem Ausführungsbeispiel der Schichtenstapel 41 lediglich einen ersten Bereich 42 aufweist, kann der
Halbleiterkörper 10 besonders einfach hergestellt werden.
Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 10 gemäß eines weiteren
Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des Halbleiterkörpers 10 entspricht dem Aufbau, welcher in Figur 2 gezeigt ist. In diesem Fall unterscheiden sich die ersten Schichten 45 und die zweiten Schichten 46 nicht nur dadurch, dass die ersten Schichten 45 n-dotiert sind und die zweiten Schichten 46 undotiert sind, sondern auch dadurch, dass die ersten
Schichten 45 eine andere Indium-Konzentration als die zweiten Schichten 46 aufweisen. Die Indium-Konzentration ist in allen ersten Schichten 45 gleich und unterscheidet sich von der Indium-Konzentration der zweiten Schichten 46. Auch in allen zweiten Schichten 46 ist die Indium-Konzentration gleich. Die Indium-Konzentration in den ersten Schichten 45 kann also entweder größer oder kleiner als die Indium-Konzentration in den zweiten Schichten 46 sein. Der Unterschied der Indium- Konzentrationen der ersten Schichten 45 und der zweiten
Schichten 46 kann beispielsweise ein Prozent betragen. Figur 6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 10 gemäß eines weiteren
Ausführungsbeispiels. Der Aufbau des Halbleiterkörpers 10 entspricht dem Aufbau, welcher in Figur 1 gezeigt ist. Im Unterschied zur Figur 1 weist der Schichtenstapel 41 in diesem Ausführungsbeispiel lediglich einen ersten Bereich 42 und einen zweiten Bereich 43 auf. Der erste Bereich 42 grenzt direkt an den zweiten Bereich 43 an. Dabei ist die Dicke des zweiten Bereichs 43 in Stapelrichtung z wesentlich größer als die Dicke des ersten Bereichs 42. Beispielsweise ist die
Dicke des zweiten Bereichs 43 zwei bis 20 mal so groß wie die Dicke des ersten Bereichs 42. Bevorzugt ist die Dicke des zweiten Bereichs 43 drei bis vier mal so groß wie die Dicke des ersten Bereichs 42.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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.
Es wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE
102017104370.5 beansprucht, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen ist. Bezugs zeichenliste
10 Halbleiterkörper
20 p-dotierter Bereich
30 aktiver Bereich
40 Zwischenschicht
41 SchichtenStapel
42 erster Bereich
43 zweiter Bereich
44 dritter Bereich
45 erste Schicht
46 zweite Schicht
50 Schichtenfolge z : Stapelrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterkörper (10) mit:
- einem p-dotierten Bereich (20),
- einem aktiven Bereich (30),
- einer Zwischenschicht (40), und
- einem Schichtenstapel (41), der Indium enthält, wobei sich die Indium-Konzentration im Schichtenstapel (41) entlang einer Stapelrichtung (z) ändert, und der Schichtenstapel (41) abgesehen von Dotierstoffen mit genau einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial gebildet ist, wobei
- die Zwischenschicht (40) nominell frei von Indium ist, zwischen dem Schichtenstapel (41) und dem aktiven Bereich (30) angeordnet ist und direkt an den Schichtenstapel (41) angrenzt,
- die Zwischenschicht (40) und/oder der Schichtenstapel (41) zumindest stellenweise n-dotiert sind,
- die Dotierstoffkonzentration des Schichtenstapels (41) wenigstens 5 * 1017 1/cm3 und höchstens 2 * 1018 1/cm3 beträgt, und
- die Dotierstoffkonzentration der Zwischenschicht (40) wenigstens 2 * 1018 1/cm3 und höchstens 3 * 1019 1/cm3 beträgt.
2. Halbleiterkörper (10) gemäß Anspruch 1, wobei ein erster Bereich (42) des Schichtenstapels (41) direkt an die
Zwischenschicht (40) angrenzt und die Indium-Konzentration im ersten Bereich (42) in Richtung der Zwischenschicht (40) sinkt .
3. Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, wobei ein zweiter Bereich (43) des
Schichtenstapels (41) an der dem ersten Bereich (42)
abgewandten Seite des Schichtenstapels (41) angeordnet ist und die Indium-Konzentration im zweiten Bereich (43) in
Richtung der Zwischenschicht (40) ansteigt.
4. Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, wobei die Indium-Konzentration im zweiten Bereich (43) des Schichtenstapels (41) in Richtung der
Zwischenschicht (40) wenigstens auf einen Schwellwert
ansteigt und im Bereich des Schichtenstapels (41) nur
innerhalb des ersten Bereichs (42) wieder unter den
Schwellwert sinkt.
5. Halbleiterkörper (10) gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei der zweite Bereich (43) des Schichtenstapels (41) direkt an den ersten Bereich (42) des Schichtenstapels (41) angrenzt.
6. Halbleiterkörper (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Indium- Konzentration im Schichtenstapel (41) in Richtung der
Zwischenschicht (40) sinkt.
7. Halbleiterkörper (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Indium- Konzentration im Schichtenstapel (41) in Richtung der
Zwischenschicht (40) ansteigt.
8. Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, wobei der Schichtenstapel (41) mindestens ein Paar alternierender Schichten aufweist, wobei eine erste Schicht (45) jedes Paars n-dotiert ist und eine zweite Schicht (46) jedes Paars nominell undotiert ist.
9. Halbleiterkörper (10) gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei die erste Schicht (45) jedes Paars eine andere Indium- Konzentration als die zweite Schicht (46) jedes Paars
aufweist .
10. Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, wobei der Schichtenstapel (41) zwischen der
Zwischenschicht (40) und einer Schichtenfolge (50) angeordnet ist und die Schichtenfolge (50) nominell frei von Indium ist.
11. Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, bei dem der aktive Bereich (30) zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, ausgebildet ist.
12. Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, wobei die Schichtdicke des Schichtenstapels (41) in Stapelrichtung (z) mindestens 5 nm und weniger als 20 nm beträgt .
13. Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen
Ansprüche, wobei die Indium-Konzentration im Schichtenstapel (41) kleiner als 5 % ist.
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