WO2019072520A1 - Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines optoelektronischen halbleiterchips und optoelektronischer halbleiterchip Download PDF

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WO2019072520A1
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Xue Wang
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing an optoelectronic semiconductor chip. Furthermore, the invention relates to a method for producing an optoelectronic semiconductor chip. Furthermore, the
  • AlGaAs layers are often used for current expansion and / or contacting on the p-side.
  • these layers can corrode, which can lead to failure of the semiconductor chip.
  • such layers show a
  • magnesium-doped gallium phosphide may be used. This can indeed be a
  • Moisture susceptibility can be avoided, but a significantly lower resistivity is achieved than with AlGaAs.
  • magnesium can diffuse into the active region and form defects, which leads to the loss of light.
  • An object of the invention is to provide a semiconductor chip which has a good current spreading and / or
  • the semiconductor chip is to be produced simply and / or inexpensively by the method described here.
  • This object is or are these objects, inter alia, by a method for producing an optoelectronic semiconductor chip according to claim 1 and an optoelectronic semiconductor chip according to the
  • the method for producing an optoelectronic semiconductor chip comprises the steps:
  • the organic first precursor comprises or consists of a gaseous III compound material.
  • Precursor has a gaseous phosphorus-containing
  • the invention further relates to an optoelectronic
  • the semiconductor layer sequence has a phosphide compound semiconductor material.
  • the semiconductor layer sequence has an active region provided for generating radiation, an n-type region and a p-type region.
  • the active region is disposed between the n-type region and the p-type region.
  • the p-type region has a first layer, or the first layer adjoins the p-type region, in particular directly.
  • the first layer is based on the carbon-doped phosphide compound semiconductor material.
  • Carbon doping concentration of the phosphide compound semiconductor material is at least 5 ⁇ 10 19 cm -3 .
  • the first layer may be formed as a p-contact layer and / or p-type current spreading layer.
  • the method for producing an optoelectronic component has the
  • Process step A) providing a surface.
  • the surface is provided in a chamber.
  • the chamber is in particular part of an epitaxial system.
  • the chamber is part of an organometallic gas phase epitaxy (MOVPE) plant.
  • MOVPE organometallic gas phase epitaxy
  • the surface is the surface of a substrate or carrier.
  • the substrate may be, for example, a GaAs, sapphire or silicon wafer.
  • the surface is the surface of a semiconductor layer sequence.
  • the semiconductor layer sequence is provided for generating radiation, in particular over the active region.
  • the semiconductor layer sequence has an n-type region and a p-type region.
  • the active region is disposed between the n-type region and the p-type region.
  • the active area is especially for generating
  • the active region of the semiconductor layer sequence is based on a phosphide compound semiconductor material.
  • the first layer may be supported on a phosphide
  • Compound semiconductor material based or consist of.
  • phosphide compound semiconductor-based material means that the material is a phosphide compound semiconductor material, preferably
  • Al x In y Gai- x- P has or consists of this, where
  • This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may, for example, have one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, the above formula is included However, only the essential components of the crystal lattice (Al, Ga, In, P), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of other substances.
  • the semiconductor layer sequence comprises several layers of gallium phosphide.
  • the active layer may be formed, for example, as a pn junction, as a double heterostructure, as a single quantum well structure or a multiple quantum well structure.
  • quantum well structure encompasses any structure; in the case of charge carriers, this includes confinement
  • quantum well structure does not include information about the dimensionality of the quantization. It thus includes, among other things, quantum wells, quantum wires or quantum dots and any combination of these quantum structures.
  • the method comprises a step B), providing at least one
  • the organic first precursor has a
  • the second precursor comprises or consists of a gaseous phosphorus-containing compound material.
  • the organic first precursor and / or the III-compound material is
  • TMGa Trimethylgallium
  • TIn trimethylindium
  • TMA1 Trimethylaluminum
  • the method comprises a step C), epitaxially depositing the first and second precursors on the surface in the chamber. As a result, a first layer is formed.
  • the first layer comprises or consists of the C-doped phosphide compound semiconductor material, preferably C-doped GaP.
  • the carbon doping concentration is at least 5 ⁇ 10 19 cm -3 .
  • the p-type region has a p-type current spreading layer.
  • the p-type current spreading layer is in particular part of the semiconductor layer sequence.
  • the p-type current spreading layer is formed, in particular, on the side of the p-type region facing away from the active region.
  • the p-type current spreading layer forms that in step C) of FIG.
  • a current spreading layer is provided at the p-type region of the semiconductor layer sequence
  • a metallic p- Connection contact arranged, which is at least partially adjacent to the Stromaufweitungs slaughter.
  • the p-terminal contact has a metal or a metal alloy and is arranged on a side of the current spreading layer facing away from the semiconductor layer sequence.
  • the metallic p-terminal contact serves in particular for supplying current through a current spreading layer into the n-conducting region. But he can also do the same
  • step C which in particular comprises a phosphide compound semiconductor material.
  • the first layer is formed of carbon-doped gallium phosphide.
  • the first layer serves here
  • the p-contact layer is advantageously very highly doped with carbon.
  • Carbon doping concentration of the phosphide compound semiconductor material of the first layer is more preferably from 5 ⁇ 10 19 cm -3 to 1 ⁇ 10 21 cm -3 , especially for a first layer formed as a p-type contact layer.
  • the concentration is 5 ⁇ 10 20 cm -3 .
  • the p-contact layer is a comparatively thin layer whose thickness is preferably between 5 nm and 200 nm,
  • the first layer is formed as a p-contact layer.
  • the first layer formed as a p-contact layer is added in step C) a temperature between and including 520 ° C or 540 ° C and including 620 ° C (real temperature), in particular between 540 ° C - 580 ° C, for example, 560 ° C, and a pressure of 30 mbar to 300 mbar, in particular at a pressure between 40-90 mbar, for example 66 mbar, and a ratio of the second precursor material to the first precursor material of 5 to 150, in particular 10-50, for example 15, produced.
  • a first layer formed as a p-type contact layer is formed in one
  • the temperature may be between 560 ° C and 600 ° C,
  • a pressure for example, 66 mbar can be selected.
  • Ratio of second precursor to first precursor may be 25 at 600 ° C and / or 16 at 560 ° C.
  • Trimethylgallium can be used as the first precursor and phosphine as the second precursor.
  • hydrogen can be used as the carrier gas in step C).
  • the generated layer thickness of the first layer is in particular between 5 nm and 35 nm.
  • the surface can rotate in the chamber, the rotation having, for example, a rotation of 500 rpm and / or 700 rpm. This can be an optoelectronic
  • Semiconductor chip can be produced with a first layer having a high carbon doping in the phosphide compound semiconductor material.
  • the carbon doping concentration of the produced phosphide compound semiconductor material of the first layer is between 5 ⁇ 10 19 cm -3 and 1 ⁇ 10 21 cm -3 inclusive.
  • optoelectronic semiconductor chip has a
  • the first layer is formed as a current spreading structure.
  • a first layer formed as a p-type current spreading structure in step C) becomes at a temperature between 560 ° C and 660 ° C (real temperature), in particular 580 ° C-620 ° C, for example 600 ° C, and a pressure of 30 mbar 300 mbar, in particular 40-90 mbar, for example 66 mbar, and a ratio between the second precursor and the first precursor of 10 to 200, in particular 10-40, for example 24, produced.
  • the temperature in step C) is between 540 ° C. and 620 ° C. for a first layer formed as a p-contact layer or between 560 ° C. and 660 ° C. for a first layer formed as a p-type current spreading layer.
  • a first layer formed as a p-type current spreading layer can be produced in an epitaxial system, for example VECCO E450, K450 and K475.
  • a temperature for example, 600 ° C
  • a pressure 66 mbar and a ratio of second precursor to first precursor of 25 can be selected.
  • precursor trimethylgallium and phosphine can be used. It can be a first
  • Layer comprising the phosphide compound semiconductor material having a carbon doping concentration of 2 x 10 19 cm -3 or 4 x 10 19 cm -3 to 3 x 10 20 cm -3 are produced.
  • Layer thickness of the first layer may be between 200 nm to 350 nm, for example 270 nm.
  • the surface can rotate with, for example, a rotation of 500 rpm and / or 750 rpm.
  • the produced optoelectronic semiconductor chip can have a specific resistance of 0.002 to 0.006 ⁇ ⁇ cm and a contact resistance
  • Gold / gallium phosphide between 5 x 10 "6 and 2 x 10 " 4 ⁇ ⁇ cm 2 have.
  • Optoelectronic semiconductor chip can be produced with a first layer of the phosphide compound semiconductor material with a high carbon concentration.
  • the carbon doping concentration is at least 4 ⁇ 10 19 cm -3 or at least 2 ⁇ 10 19 cm -3 .
  • the combination of temperature, pressure and the ratio between the second and first precursor produces a first layer.
  • the first layer has a small layer thickness and is moisture-stable and stable
  • a carrier gas is used in step C).
  • a carrier gas is used as a carrier gas
  • the carrier gas is preferably used to contain the gaseous III- and / or phosphorus-containing
  • the first and second precursors then react in part already in the gas phase and diffuse to the surface where the
  • the precursors are free from impurities that can get into the precursor by the preparation.
  • the decomposition of the III-compound material is preferably carried out in several stages, in which successively in the gas phase, the methyl groups are eliminated as radicals.
  • the final decomposition step of the monomethyl group III element then takes place on the surface with the participation of the phosphorus-containing compound material. This produces nascent atomic hydrogen during its decomposition, which then reacts with the last methyl group to form methane. Methane can then be removed as a by-product.
  • Carrier gas determines the hydrodynamics of the gas phase and can affect the reaction when it occurs as a reactant or product in the reaction.
  • the epitaxial deposition in step C) is an organometallic
  • MOVPE Gas phase epitaxy
  • Gas phase epitaxy can also be called organometallic
  • OMVPE Gas phase epitaxy
  • MOCVD metalorganic chemical vapor deposition
  • an additional precursor a gaseous organic third precursor, used.
  • the third precursor is formed of CBr 4 .
  • the third precursor serves to increase the
  • the first layer has a layer thickness of from 5 nm to 200 nm inclusive.
  • the first layer has a layer thickness of from 5 nm to 200 nm inclusive.
  • the layer thickness of the first layer is between 5 and 200 nm when the first layer is formed as a p-contact layer.
  • the layer thickness of the first layer is in particular between 50 nm and 500 nm, when the first layer is formed as a p-type current spreading layer.
  • the temperature in step C) has a value between 560 ° C and 600 ° C
  • the pressure in step C) has a value between 60 mbar and 70 mbar
  • the 66 mbar for example, 66 mbar, on. According to at least one embodiment, the
  • Carbon doping concentration has a value between 1 ⁇ 10 20 cm -3 and 5 ⁇ 10 20 cm -3 or between 5 ⁇ 10 19 cm -3 and 3 ⁇ 10 20 cm -3 on.
  • the temperature and / or the pressure in step C) are constant. In other words, there is no temperature and / or pressure ramp during process step C).
  • the ratio between the second and first precursor is between
  • the ratio between the second and first precursors is between 10 and 200 inclusive
  • Ratio between 5 and 150 inclusive is preferably in a p-contact layer
  • the ratio between 10 and 200 inclusive is preferably present in a first layer formed as a p-type current spreading layer.
  • the phosphide compound semiconductor material is a gallium phosphide.
  • the phosphide compound semiconductor material is an aluminum gallium phosphide.
  • the first borders are aluminum gallium phosphide.
  • the first layer is preferably as a p-type contact layer and / or as a p-type current spreading layer
  • a cooling step takes place after step C).
  • this cooling step at least the phosphide compound semiconductor material in the chamber
  • the chamber is free of the second precursor material.
  • a cooling step without second precursor takes place after step C) Phosphide compound, and only with a carrier gas, for example hydrogen.
  • the surface for example the epi disks, is cooled in the reactor chamber without phosphine. This avoids carbon-hydrogen passivation, which leads to a high U F of, for example, 30 mV to 50 mV.
  • the surface for example the epishers
  • the second precursor for example in the presence of phosphine, AsH 3 or NH 3, since it avoids the desorption of the epi surface.
  • a first layer formed as a p-contact layer has a high level
  • a first layer formed as a p-type current spreading layer has a high carbon doping of 4 ⁇ 10 19 to 3 ⁇ 10 20 cm -3 with a low resistivity of 0.002 to 0.006 ⁇ ⁇ cm 2 and an absorption parameter in the range of 400 to 650 cm -1 on.
  • the current spreading layer of, for example, AlGaAs: C has carbon doped
  • Gallium phosphide better moisture stability and adhesion and thus a smaller or comparable absorption. Compared to the current spreading layer off
  • magnesium-doped gallium phosphide carbon doped gallium phosphide has no magnesium doping
  • epitaxial deposition to produce the first layer uses a combination of the process parameters described herein, such as temperature, pressure, and ratio values. This allows a carbon-doped phosphide
  • Compound semiconductor material layer are generated, which is also moisture-stable and has a high absorption.
  • the phosphide compound semiconductor material layer has a lower carbon concentration of 3.2 ⁇ 10 19 cm -3 .
  • the Journal of Electrochemical Society, Vol. 157, No. 4, 2010, pages H459 to H462 also describes a carbon-doped phosphide compound semiconductor layer having a concentration greater than 1 x 10 19 cm -3 .
  • these layers are produced at a lower temperature of 530 ° C with a ratio of second precursor to first precursor of 11 with hydrogen carrier gas.
  • Compound semiconductor material as p-type doping.
  • the carbon doping acts as an acceptor.
  • the carbon builds up at the group V lattice sites, in particular at phosphor grid sites.
  • Method can be produced a semiconductor chip, which has improved moisture stability and lower
  • the first layer is free of magnesium.
  • FIGS. 2A to 3D each show a schematic side view of an optoelectronic semiconductor chip in accordance with FIG.
  • FIGS. 1A to 1D show a method for producing an optoelectronic semiconductor chip according to FIG.
  • Figure 1A shows the provision of a surface in a chamber 5.
  • the chamber 5 is for example part of an epitaxial reactor, such as VECCO K475.
  • the surface 2 is preferably a surface of a semiconductor layer sequence 1.
  • the semiconductor layer sequence 1 preferably comprises a phosphide compound semiconductor material.
  • Semiconductor layer sequence 1 is provided for generating radiation.
  • the semiconductor layer sequence 1 has an active region 20 that is between an n-type
  • Region 21 and a p-type region 22 is arranged (not shown here).
  • the step B is shown, providing at least one organic first precursor 3, which has a gaseous III-connecting material 31, and a second precursor 4, which has a gaseous phosphorus-containing compound material ⁇ 41st
  • first precursor 3 which has a gaseous III-connecting material 31
  • second precursor 4 which has a gaseous phosphorus-containing compound material ⁇ 41st
  • Precursor 3 can be, for example, trimethylgallium and the second precursor 4 can be, for example, phosphine.
  • a carrier gas 7, for example hydrogen, can be used to transport the gaseous precursors 3, 4 into the chamber.
  • the precursors 3, 4 then partially react already in the gas phase and diffuse to the surface 2. In particular, the surface 2 is heated. The precursors 3, 4 become
  • a first layer 12 which comprises or consists of a phosphide compound semiconductor material 6.
  • the phosphide compound semiconductor material 6 is gallium phosphide (see Figure IC). The epitaxial deposition of the phosphide
  • Compound semiconductor material of the first layer 12 in FIG. 1C is at a temperature between and including 520 ° C or 540 ° C and including 660 ° C, a pressure
  • methane can leave the chamber 5 as a by-product 11.
  • FIG. 1D shows the first layer 12 comprising or consisting of the C-doped phosphide compound semiconductor material 6.
  • the carbon doping concentration has at least a value of 5 ⁇ 10 19 cm -3 .
  • the first layer 12 is arranged on the surface 2.
  • FIGS. 2A to 2D each show a schematic
  • the first layer 12 is preferably formed as a p-contact layer.
  • FIG. 2A shows a schematic side view of an optoelectronic semiconductor chip 100 in accordance with FIG.
  • the semiconductor chip 100 has a
  • Semiconductor layer sequence 1 preferably a
  • Phosphide compound semiconductor material 6 has.
  • Semiconductor layer sequence 1 is provided for generating radiation.
  • the semiconductor layer sequence 1 has a active region 20, which is between a p-type
  • Region 22 and an n-type region 21 is arranged.
  • the p-type region 22 has a first layer 12, or the first layer 12 is adjacent, preferably directly, to the p-type region 22.
  • the first layer 12 comprises a carbon-doped phosphide compound semiconductor material 6, preferably carbon-doped gallium phosphide having a carbon doping concentration of at least 5 x 10 19 cm -3 . In that case, the first layer 12 is p-type.
  • the p-contact layer 9 is between a p-doped
  • Indium gallium aluminum phosphide layer (p-InGaAlP) arranged.
  • the p-contact layer 9 is adjacent to a current spreading layer 13.
  • the p-contact layer 9 may be the outermost
  • the current spreading layer 13 contains a transparent conductive oxide, for example ITO.
  • the transparent conductive oxide may be, for example, zinc oxide or IZO.
  • the current spreading layer 13 is adjacent to a p-type terminal of a metal or a metal alloy.
  • the p-type terminal 14 serves as an electrical contact to conduct an electric current into the semiconductor layer sequence 1.
  • An n-terminal contact 15 is used for electrical contacting of the n-side and can be arranged for example on the back of a carrier 16. In particular, the n-type terminal 15 is disposed on the backside of a carrier 16 when an electrically conductive substrate is used. Alternatively, however, other arrangements of the n-terminal contact 15 are possible.
  • the current spreading layer 13 has the advantage here that it can be applied to the entire p-contact layer 9 due to its high transparency, whereby a good current expansion takes place without significant absorption losses.
  • the thickness of the current spreading layer 13 is preferably between 10 nm and 300 nm, for example about 60 nm.
  • the p-contact layer 9 is advantageous as a thin layer with only less than 100 nm, preferably 1 nm to 35 nm,
  • Such a small thickness of the p-contact layer 9 is possible in particular because the current widening already takes place in the adjacent current spreading layer 13 of the transparent conductive oxide.
  • Carbon-doped gallium phosphide does not therefore have to serve to expand the current. Unlike traditional ones
  • LED chips in which, as a rule, one or more comparatively thick p-type semiconductor layers for
  • the very thin p-contact layer 9 has the advantage that the absorption is very low. Furthermore, the thin p-contact layer 9 is characterized by a low roughness. The rms surface roughness of the p-contact layer 9 at the interface to
  • Current spreading layer 13 is advantageously less than 2 nm.
  • the low roughness is made possible in particular by the small thickness, since the p-contact layer 9 is essentially not completely relaxed at such a small layer thickness. In other words, the p-contact layer 9 is clamped on the underlying semiconductor layer sequence 1 grew up. A transition to the lattice constant of the
  • Gallium phosphide semiconductor material would be adjusted only by a larger layer thickness by forming dislocations.
  • the p-contact layer 9 is free of aluminum. Although a high aluminum content of the p-type contact layer 9 would have the advantage that the absorption is low due to the high electronic content due to the high aluminum content. On the other hand, it has been shown that a
  • Semiconductor layer with high aluminum content is comparable sensitive to moisture. Since in the p-contact layer 9 described here, the absorption is only very small due to the small layer thickness, the semiconductor material of the p-contact layer 9 can advantageously be free of aluminum, without a significant
  • the doping of the p-contact layer 9 with carbon has the advantage that a diffusion of the conventionally used dopant magnesium in deeper
  • FIG. 2B shows a schematic side view of an optoelectronic semiconductor chip 100 in accordance with FIG.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 is formed here as a so-called thin-film LED.
  • Thin-film LED is the semiconductor layer sequence 1 detached from its original growth substrate.
  • original growth substrate is opposite side the semiconductor chip 100 with at least one
  • the carrier substrate 161 may comprise a semiconductor material such as silicon, germanium, molybdenum, or a ceramic.
  • the semiconductor chip 100 of FIG. 2B contains a p-type contact layer 9 with carbon-doped gallium phosphide and adjoins the current spreading layer 13, which is a transparent one
  • the p-type terminal 14 may be made of silver or gold. Silver or gold are characterized by a high reflectivity.
  • a dielectric layer 19 is arranged in regions between the current spreading layer 13 and the p-terminal contact 14, which may in particular be a silicon oxide layer. Due to the comparatively low refractive index of the dielectric material of the dielectric layer 19, the dielectric layer 19 can bring about a total reflection of a portion of the radiation emitted in the direction of the carrier substrate 161 toward the radiation exit surface.
  • FIG. 2C shows a schematic side view of an optoelectronic semiconductor chip 100 according to FIG.
  • Current spreading layer 13 are broken in one area.
  • a recess is created in the current spreading layer 13 and the p-contact layer 9.
  • This structuring takes place, in particular, before the detachment of the growth substrate and before the connection of the semiconductor chip 100 to the carrier substrate 161.
  • This has the advantage that the current flow through the active region 20 is reduced. In this way it is achieved that less radiation is generated below the n-terminal contact 15 and thus absorption losses are reduced.
  • FIG. 2C corresponds to the embodiments of the semiconductor chip of FIG. 2B.
  • the semiconductor chip of FIGS. 2A to 2C was produced in particular at a temperature between 540.degree. C. and 650.degree. C., at a pressure between 30 mbar and 300 mbar and a ratio between second and first precursor of 5 to 150.
  • the resulting layer thickness of the first layer 12 is in particular between 5 nm and 200 nm, preferably 5 nm to 35 nm.
  • FIGS. 3A to 3D each show a schematic
  • the first layer 12 may have a p-type contacting function.
  • the semiconductor chip of FIG. 3A has an active region 20 which is arranged between an n-conducting region 21 and a p-conducting region 22.
  • the active region 20 is based on a phosphide compound semiconductor material.
  • the active region 20 is arranged as a quantum structure having a plurality of quantum layers 201 and therebetween
  • the emission wavelength of the radiation to be generated in the active region 20 from the green to the yellow and red to the infrared spectral range can be varied.
  • the p-type region 22 has the first layer 12, which is formed here as a p-type current spreading layer 6.
  • the current spreading layer 6 is doped with carbon and has a phosphide compound semiconductor material.
  • Carbon doping concentration is in particular between 2 ⁇ 10 19 and 3 ⁇ 10 20 cm -3 .
  • the semiconductor chip of FIGS. 3A to 3D was produced in particular at a temperature between 540.degree. C. and 660.degree. C., at a pressure between 30 mbar and 300 mbar and a ratio between the second and first precursors of 10 and 200.
  • the resulting layer thickness of the first layer 12 is in particular between 50 nm and 500 nm, preferably 200 nm to 350 nm.
  • the current spreading layer 6 is free from
  • the current spreading layer 6 is characterized by a high transmission in the abovementioned spectral range for the radiation to be generated in the active region 20. In addition, such a current spreading layer is compared to an aluminum gallium arsenide current spreading layer
  • the current spreading layer 6 is completely or partially relaxed and consequently does not have the lattice constant of the growth substrate. All on the active area 20 facing side of the
  • the p-type region 22 can furthermore have a partial region 221 on the side of the current spreading layer 6 facing the active region 20.
  • the partial area 221 is doped p-type by means of a second dopant.
  • the second dopant is different from the carbon.
  • the second dopant is different from the carbon.
  • FIG. 3B shows a semiconductor chip 100 which has a carrier 16.
  • the carrier 16 is by means of a
  • Connecting layer 18 for example, a solder layer or an electrically conductive adhesive layer on the
  • a mirror layer 200 may be arranged between the carrier 16 and the semiconductor layer sequence 1, a mirror layer 200 may be arranged.
  • the mirror layer 200 serves
  • the semiconductor chip 100 also has a p-type region 22, an active region 20 and an n-type region 21.
  • the p-type region 22 an active region 20 and an n-type region 21.
  • Semiconductor chip 100 a p-terminal contact 14 and an n-terminal contact 15 on.
  • the n-terminal contact 15 is adjacent to the n-conducting region 21, the p-terminal contact 14 is adjacent to the carrier 16.
  • the semiconductor chip according to FIG. 3B is designed as a volume emitter. This designates one
  • Semiconductor chip in which a substantial part of the radiation, for example at least 30% of the radiation, emerges laterally from the semiconductor chip.
  • FIG. 3C shows a further exemplary embodiment of a semiconductor chip 100. This exemplary embodiment corresponds to FIG Essentially the embodiment described in connection with Figure 3B.
  • the current spreading layer 6 has a structuring in the lateral direction.
  • Structuring is formed in the form of a plurality of recesses 210 in the current spreading layer 6.
  • Recesses 210 are provided, for example, for disturbance of waveguide effects. The coupling-out efficiency can thus be increased.
  • FIG. 3D shows a further exemplary embodiment of a semiconductor body 100 according to an embodiment. This embodiment substantially corresponds to that in FIG.
  • the p-type region has a
  • Superlattice structure 220 on.
  • the superlattice structure 220 is between the current spreading layer 6 and the active one
  • the superlattice structure 220 has, for example, a plurality of first sub-layers 2210 and a plurality of second sub-layers 2220.
  • first partial layer 2210 and a second partial layer 2220 are shown in FIG. 3D.
  • first sub-layer 2210 is suitable
  • Semiconductor body and the semiconductor chip thus formed by a high moisture stability, low light loss and at the same time by a good current expansion and / or p-contacting due to a high electrical conductivity at the same time low absorption losses.
  • the reliability of the semiconductor chip can be improved due to improved adhesion of a dielectric layer on a current spreading layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips (100) mit den Schritten: A) Bereitstellen einer Oberfläche (2) in einer Kammer (5), B) Bereitstellen zumindest eines organischen ersten Precursors (3) und eines zweiten Precursors (4) in der Kammer (5), wobei der organische erste Precursor (3) ein gasförmiges III-Verbindungsmaterial (3) aufweist, wobei der zweite Precursor (4) ein gasförmiges phosphor-enthaltendes Verbindungsmaterial (41) aufweist, C) Eptikatisches Abscheiden des ersten und zweiten Precursors (3, 4) bei einer Temperatur zwischen einschließlich 540 °C und einschließlich 660 °C und einem Druck zwischen einschließlich 30 mbar und einschließlich 300 mbar auf die Oberfläche (2) in der Kammer (5) zur Bildung einer ersten Schicht (12), die ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial (6) aufweist, wobei das Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten Precursor (3, 4) zwischen einschließlich 5 und einschließlich 200 beträgt, wobei das erzeugte Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial (6) mit Kohlenstoff dotiert ist, wobei die Kohlenstoffdotierkonzentration mindestens 4 x 1019 cm-3 beträgt.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERCHIPS UND OPTOELEKTRONISCHER HALBLEITERCHIP
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips. Ferner betrifft die
Erfindung einen optoelektronischen Halbleiterchip, der vorzugsweise mit dem hier beschriebenen Verfahren erzeugt wird.
Bei optoelektronischen Halbleiterchips auf der Basis von Phosphid-Verbindungshalbleitermaterialien finden für die Stromaufweitung und/oder Kontaktierung auf der p-Seite oftmals AlGaAs-Schichten Anwendung. Diese Schichten können jedoch korrodieren, was zum Ausfall des Halbleiterchips führen kann. Zudem zeigen derartige Schichten eine
vergleichsweise hohe Absorption für das in dem Halbleiterchip zu erzeugende Licht. Alternativ kann mit Magnesium dotiertes Galliumphosphid verwendet werden. Dadurch kann zwar eine
Anfälligkeit gegenüber Feuchtigkeit vermieden werden, es wird jedoch ein deutlich schlechterer spezifischer Widerstand erzielt als bei AlGaAs . Zudem kann Magnesium in den aktiven Bereich diffundieren und Defekte bilden, was zum Lichtverlust führt.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Halbleiterchip bereitzustellen, der eine gute Stromaufweitung und/oder
Kontaktierung bei gleichzeitig geringen Absorptionsverlusten und einer hohen Feuchtestabilität aufweist. Insbesondere soll der Halbleiterchip einfach und/oder kostengünstig durch das hier beschriebene Verfahren erzeugt werden. Diese Aufgabe wird beziehungsweise diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß dem Patentanspruch 1 und einem optoelektronischen Halbleiterchip gemäß dem
Patentanspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
In zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips die Schritte auf:
A) Bereitstellen einer Oberfläche in einer Kammer,
B) Bereitstellen zumindest eines organischen ersten
Precursors und eines zweiten Precursors in der Kammer. Der organische erste Precursor weist ein gasförmiges III- Verbindungsmaterial auf oder besteht daraus. Der zweite
Precursor weist ein gasförmiges Phosphor-enthaltendes
Verbindungsmaterial auf oder besteht daraus.
C) Epitaktisches Abscheiden des ersten und zweiten Precursors auf die Oberfläche in der Kammer. Dadurch wird eine erste Schicht, die ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial aufweist oder daraus besteht, gebildet. Das epitaktische Abscheiden erfolgt bei einer Temperatur zwischen
einschließlich 540 °C und einschließlich 660 °C und einem
Druck zwischen einschließlich 30 mbar und einschließlich 300 mbar, wobei das Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten Precursor zwischen einschließlich 5 und einschließlich 200 ist, wobei das erzeugte Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial mit Kohlenstoff dotiert ist, wobei die Kohlenstoffdotierkonzentration mindestens 2 x 1019 cm-3 oder mindestens 4 x 1019 cm-3 beträgt. Die Erfindung betrifft ferner einen optoelektronischen
Halbleiterchip. Vorzugsweise wird der optoelektronische
Halbleiterchip mit dem hier beschriebenen Verfahren erzeugt. Dabei gelten alle Definitionen und Ausführungen des
Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterchips auch für den optoelektronischen
Halbleiterchip und umgekehrt.
In zumindest einer Ausführungsform weist der
optoelektronische Halbleiterchip eine
Halbleiterschichtenfolge auf. Die Halbleiterschichtenfolge weist insbesondere ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial auf. Die Halbleiterschichtenfolge weist einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich, einen n-leitenden Bereich und einen p-leitenden Bereich auf. Der aktive Bereich ist zwischen dem n-leitenden Bereich und dem p-leitenden Bereich angeordnet. Der p-leitende Bereich weist eine erste Schicht auf, oder die erste Schicht grenzt, insbesondere unmittelbar, an den p-leitenden Bereich. Die erste Schicht basiert auf dem mit Kohlenstoff dotierten Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial . Die
Kohlenstoffdotierkonzentration des Phosphid- Verbindungshalbleitermaterials beträgt mindestens 5 x 1019 cm-3. Die erste Schicht kann als p-Kontaktschicht und/oder p- Stromaufweitungsschicht ausgeformt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements den
Verfahrensschritt A) auf, Bereitstellen einer Oberfläche. Die Oberfläche wird in einer Kammer bereitgestellt. Die Kammer ist insbesondere Bestandteil einer epitaktischen Anlage.
Vorzugsweise ist die Kammer Bestandteil einer Anlage für eine metallorganische Gasphasenepitaxie (MOVPE) . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Oberfläche die Oberfläche eines Substrats oder Trägers. Bei dem Substrat kann es sich beispielsweise um einen GaAs, Saphir- oder Siliziumwafer handeln.
Zusätzlich oder alternativ ist die Oberfläche die Oberfläche einer Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge ist zur Erzeugung von Strahlung, insbesondere über den aktiven Bereich, vorgesehen. Die Halbleiterschichtenfolge weist einen n-leitenden Bereich und einen p-leitenden Bereich auf. Der aktive Bereich ist zwischen dem n-leitenden Bereich und dem p-leitenden Bereich angeordnet.
Der aktive Bereich ist insbesondere zur Erzeugung von
Strahlung im blauen, grünen, gelben, roten, infraroten und/oder UV-Spektralbereich vorgesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert der aktive Bereich der Halbleiterschichtenfolge auf einem Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial. Alternativ oder zusätzlich kann die erste Schicht auf einem Phosphid-
Verbindungshalbleitermaterial basieren oder daraus bestehen.
„Auf Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass das Material ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial , vorzugsweise
AlxInyGai-x-yP, aufweist oder aus diesem besteht, wobei
0 < x < l, O ^ y ^ l und x+y -S 1. Vorzugsweise ist für die erste Schicht x = 0 und y = 0. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI, Ga, In, P) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. Insbesondere umfasst die Halbleiterschichtenfolge mehrere Schichten aus Galliumphosphid .
Die aktive Schicht kann zum Beispiel als pn-Übergang, als Doppelheterostruktur, als Einfachquantentopfstruktur oder Mehrfachquantentopfstruktur ausgebildet sein. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur umfasst dabei jegliche Struktur, bei der Ladungsträger durch Einschluss (Confinement ) eine
Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren. Insbesondere beinhaltet die Bezeichnung Quantentopfstruktur keine Angabe über die Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst somit unter anderem Quantentröge, Quantendrähte oder Quantenpunkte und jede Kombination dieser Quantenstrukturen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt B) auf, Bereitstellen zumindest eines
organischen ersten Precursors und eines zweiten Precursors in der Kammer. Der organische erste Precursor weist ein
gasförmiges III-Verbindungsmaterial auf oder besteht daraus. Der zweite Precursor weist ein gasförmiges Phosphor- enthaltendes Verbindungsmaterial auf oder besteht daraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der organische erste Precursor und/oder das III-Verbindungsmaterial
Trimethylgallium (TMGa) , Trimethylindium (TMIn) oder
Trimethylaluminium (TMA1) . Vorzugsweise ist der organische erste Precusor und/oder das III-Verbindungsmaterial
Trimethylgallium. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der zweite
Precursor und/oder das Phosphor-enthaltende
Verbindungsmaterial Phosphin (PH3) . Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren einen Schritt C) auf, epitaktisches Abscheiden des ersten und zweiten Precursors auf die Oberfläche in der Kammer. Dadurch wird eine erste Schicht ausgebildet. Die erste Schicht umfasst oder besteht aus dem C-dotierten Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise C-dotiertem GaP. Die epitaktische Abscheidung erfolgt bei einer Temperatur zwischen einschließlich 540 °C und einschließlich 660 °C oder 700 °C und einem Druck zwischen einschließlich 30 mbar und einschließlich 300 mbar, wobei das Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten Precursor zwischen einschließlich 5 und einschließlich 200 ist (zweiter Precursor/erster Precursor = 5 bis 200). Die Kohlenstoffdotierkonzentration beträgt mindestens 5 x 1019 cm-3. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterchips weist der p-leitende Bereich eine p-Stromaufweitungsschicht auf. Die p-Stromaufweitungsschicht ist insbesondere Teil der Halbleiterschichtenfolge. Die p-Stromaufweitungsschicht ist insbesondere auf der dem aktiven Bereich abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs ausgebildet. Beispielsweise bildet die p-Stromaufweitungsschicht die im Schritt C) des
Verfahrens erzeugte erste Schicht, die das C-dotierte
Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial umfasst . Alternativ oder zusätzlich ist an dem p-leitenden Bereich der Halbleiterschichtenfolge eine Stromaufweitungsschicht
angegrenzt, die ein transparentes leitfähiges Oxid aufweist. An der Stromaufweitungsschicht ist ein metallischer p- Anschlusskontakt angeordnet, der zumindest bereichsweise an die Stromaufweitungsschicht angrenzt. Der p-Anschlusskontakt weist ein Metall oder eine Metalllegierung auf und ist an einer von der Halbleiterschichtenfolge abgewandten Seite der Stromaufweitungsschicht angeordnet.
Der metallische p-Anschlusskontakt dient insbesondere zur Stromzufuhr durch eine Stromaufweitungsschicht in den n- leitenden Bereich. Er kann aber auch gleichzeitig die
Funktion einer Spiegelschicht haben. Insbesondere ist
zwischen der aus einem transparenten leitfähigen Oxid
geformten Stromaufweitungsschicht und dem p-leitenden Bereich die in Schritt C) erzeugte erste Schicht angeordnet, die insbesondere ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial aufweist.
Insbesondere ist die erste Schicht aus Kohlenstoff-dotiertem Galliumphosphid geformt. Die erste Schicht dient hier
insbesondere als p-Kontaktschicht . Die p-Kontaktschicht ist vorteilhaft sehr hoch mit Kohlenstoff dotiert. Die
Kohlenstoffdotierkonzentration des Phosphid- Verbindungshalbleitermaterials der ersten Schicht liegt insbesondere bei 5 · 1019 cm-3 bis 1 · 1021 cm-3, insbesondere für eine als p-Kontaktschicht ausgeformte erste Schicht.
Bevorzugt ist die Konzentration 5 · 1020 cm-3. Weiterhin ist die p-Kontaktschicht eine vergleichsweise dünne Schicht, deren Dicke vorzugsweise zwischen 5 nm und 200 nm,
insbesondere zwischen 10 nm und 35 nm, beispielsweise 20 nm, ist .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Schicht als p-Kontaktschicht ausgeformt. Vorzugsweise wird die als p- Kontaktschicht ausgeformte erste Schicht im Schritt C) bei einer Temperatur zwischen einschließlich 520 °C oder 540 °C und einschließlich 620 °C (Realtemperatur) , insbesondere zwischen einschließlich 540°C - 580°C, beispielsweise 560°C, und einem Druck von 30 mbar bis 300 mbar, insbesondere bei einem Druck zwischen 40-90 mbar, beispielsweise 66 mbar, und einem Verhältnis des zweiten Precursor-Materials zum ersten Precursor-Material von 5 bis 150, insbesondere 10-50, beispielsweise 15, erzeugt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine als p- Kontaktschicht ausgeformte erste Schicht in einer
epitaktischen Anlage, beispielsweise VECCO E450, K450,K475 oder K475i oder Aixtron G4 oder G5 erzeugt. Als Temperatur kann eine Temperatur zwischen 560 °C und 600 °C,
beispielsweise 560 °C und/oder 600 °C gewählt werden. Als Druck kann beispielsweise 66 mbar gewählt werden. Das
Verhältnis von zweitem Precursor zu erstem Precursor kann 25 bei 600 °C und/oder 16 bei 560 °C sein. Als erster Precursor kann Trimethylgallium und als zweiter Precursor Phosphin verwendet werden. Insbesondere kann als Trägergas im Schritt C) Wasserstoff verwendet werden. Die erzeugte Schichtdicke der ersten Schicht liegt insbesondere zwischen 5 nm und 35 nm. Die Oberfläche kann in der Kammer rotieren, wobei die Rotation beispielsweise eine Umdrehung von 500 rpm und/oder 700 rpm aufweist. Damit kann ein optoelektronischer
Halbleiterchip mit einer ersten Schicht erzeugt werden, die eine hohe Kohlenstoffdotierung in dem Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial aufweist. Insbesondere ist die Kohlenstoffdotierkonzentration des erzeugten Phosphid- Verbindungshalbleitermaterials der ersten Schicht zwischen einschließlich 5 x 1019 cm-3 und 1 x 1021 cm-3. Der
optoelektronische Halbleiterchip weist einen
Kontaktwiderstand ITO/GaP zwischen 1 x 10"5 bis 1 x 10"4 Ω · cm2, für Gold/Galliumphosphid von ungefähr 2 x 10"5 Ω · cm2 und für Platingold/Galliumphosphid von ungefähr 7 x 10"6 Ω · cm2, auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Schicht als StromaufWeitungsstruktur ausgeformt. Insbesondere wird eine als p-StromaufWeitungsstruktur ausgeformte erste Schicht im Schritt C) bei einer Temperatur zwischen 560 °C und 660 °C (Realtemperatur), insbesondere 580°C-620°C, beispielsweise 600°C, und einem Druck von 30 mbar bis 300 mbar, insbesondere 40-90 mbar, beispielsweise 66 mbar, und einem Verhältnis zwischen zweitem Precursor und erstem Precursor von 10 bis 200, insbesondere 10-40, beispielsweise 24, erzeugt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Temperatur im Schritt C) zwischen 540 °C und 620 °C für eine als p- Kontaktschicht ausgeformte erste Schicht oder zwischen 560°C und 660°C für eine als p-Stromaufweitungsschicht ausgeformte erste Schicht.
Beispielsweise kann eine als p-Stromaufweitungsschicht ausgeformte erste Schicht in einer epitaktischen Anlage, beispielsweise von VECCO E450, K450 und K475, erzeugt werden. Als Temperatur kann beispielsweise 600 °C, als Druck 66 mbar und ein Verhältnis von zweitem Precursor zu erstem Precursor von 25 gewählt werden. Als Precursor können Trimethylgallium und Phosphin verwendet werden. Es kann damit eine erste
Schicht aufweisend das Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial mit einer Kohlenstoffdotierkonzentration von 2 x 1019 cm-3 oder 4 x 1019 cm-3 bis 3 x 1020 cm-3 erzeugt werden. Die
Schichtdicke der ersten Schicht kann zwischen 200 nm bis 350 nm, beispielsweise 270 nm, liegen. Die Oberfläche kann rotieren mit beispielsweise einer Umdrehung von 500 rpm und/oder 750 rpm. Der erzeugte optoelektronische Halbleiterchip kann einen spezifischen Widerstand von 0,002 bis 0,006 Ω · cm und einen Kontaktwiderstand
Gold/Galliumphosphid zwischen 5 x 10"6 und 2 x 10"4 Ω · cm2 aufweisen.
Die Erfinderin hat erkannt, dass durch das hier beschriebene Verfahren, insbesondere durch die Kombination des in Schritt C) angegebenen Verfahrensparameterfensters ein
optoelektronischer Halbleiterchip mit einer ersten Schicht aus dem Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial mit einer hohen Kohlenstoffkonzentration erzeugt werden kann.
Insbesondere beträgt die Kohlenstoffdotierkonzentration mindestens 4 x 1019 cm-3 oder mindestens 2 x 1019 cm-3. Gerade die Kombination aus Temperatur, Druck und dem Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten Precursor erzeugt eine erste Schicht .
Zusätzlich weist die erste Schicht eine geringe Schichtdicke auf und ist feuchtigkeitsstabil und stabil gegenüber
Delamination . Dies ist von Vorteil im Gegensatz zum bisher bekannten magnesiumdotierten Galliumphosphid, das als dicke Schicht ausgeformt werden muss und einen geringen
Kontaktwiderstand aufweist, und dem bisher bereits bekannten Galliumaluminiumarsenid, das eine hohe Absorption und eine hohe Delamination aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Schritt C) ein Trägergas verwendet. Insbesondere wird als Trägergas
Wasserstoff verwendet. Insbesondere wird als Trägergas kein Argon verwendet. Das Trägergas wird vorzugsweise verwendet, um die gasförmigen III- und/oder Phosphor-enthaltenden
Verbindungsmaterialien in die Kammer zu transportieren. Der erste und zweite Precursor reagieren dann zum Teil bereits in der Gasphase und diffundieren zur Oberfläche, wo die
Precursor absorbieren und eine Zerlegungsreaktion
stattfindet. Die gasförmigen Produkte desorbieren und
diffundieren weg aus der Kammer.
Insbesondere sind die Precursor frei von Verunreinigungen, die durch die Herstellung in die Precursor hineingelangen können. Die Zerlegung des III-Verbindungsmaterials erfolgt vorzugsweise in mehreren Stufen, in denen sukzessive in der Gasphase die Methylgruppen als Radikale abgespalten werden. Der letzte Zerlegungsschritt des Monomethylgruppen-III- Elements erfolgt dann an der Oberfläche unter Beteiligung des Phosphor-enthaltenden Verbindungsmaterials. Dieses produziert bei seiner Zerlegung naszierenden atomaren Wasserstoff, der dann mit der letzten Methylgruppe zu Methan reagiert. Methan kann dann als Nebenprodukt abtransportiert werden. Das
Trägergas bestimmt insbesondere die Hydrodynamik der Gasphase und kann die Reaktion beeinflussen, wenn es als Edukt oder Produkt in der Reaktion auftritt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die epitaktische Abscheidung im Schritt C) eine metallorganische
Gasphasenepitaxie (MOVPE) . Die metallorganische
Gasphasenepitaxie kann auch als organometallische
Gasphasenepitaxie (OMVPE) oder als metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) bezeichnet werden. Das
prinzipielle Verfahren der metallorganischen
Gasphasenepitaxie ist einem Fachmann hinreichend bekannt und wird daher an dieser Stelle nicht näher erläutert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein zusätzlicher Precursor, ein gasförmiger organischer dritter Precursor, verwendet. Vorzugsweise ist der dritte Precursor aus CBr4 geformt. Der dritte Precursor dient zur Erhöhung der
Kohlenstoffdotierkonzentration in der ersten Schicht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste Schicht eine Schichtdicke von einschließlich 5 nm bis einschließlich 200 nm auf. Alternativ weist die erste Schicht eine
Schichtdicke von einschließlich 50 nm bis einschließlich 500 nm, insbesondere von einschließlich 200 nm bis einschließlich 350 nm, auf. Insbesondere liegt die Schichtdicke der ersten Schicht zwischen 5 und 200 nm, wenn die erste Schicht als p- Kontaktschicht ausgeformt ist. Die Schichtdicke der ersten Schicht liegt insbesondere zwischen 50 nm und 500 nm, wenn die erste Schicht als p-Stromaufweitungsschicht ausgeformt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Temperatur im Schritt C) einen Wert zwischen 560 °C und 600 °C,
beispielsweise 600 °C auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Druck im Schritt C) einen Wert zwischen 60 mbar und 70 mbar,
beispielsweise 66 mbar, auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die
Kohlenstoffdotierkonzentration einen Wert zwischen 1 · 1020 cm-3 und 5 · 1020 cm-3 oder zwischen 5 · 1019 cm-3 und 3 · 1020 cm-3 auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Temperatur und/oder der Druck im Schritt C) konstant. Mit anderen Worten erfolgt keine Temperatur- und/oder Druckrampe während des Verfahrensschritts C) . Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt das Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten Precursor zwischen
einschließlich 5 und einschließlich 150. Alternativ beträgt das Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten Precursor zwischen einschließlich 10 bis einschließlich 200. Das
Verhältnis zwischen einschließlich 5 und einschließlich 150 liegt vorzugsweise bei einer als p-Kontaktschicht
ausgeformten ersten Schicht vor. Das Verhältnis zwischen einschließlich 10 und einschließlich 200 liegt vorzugsweise bei einer als p-Stromaufweitungsschicht ausgeformten ersten Schicht vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial ein Galliumphosphid .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial ein Alumiumgalliumphosphid . Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt die erste
Schicht an die Oberfläche einer Halbleiterschichtenfolge unmittelbar an. Die erste Schicht ist vorzugsweise als p- Kontaktschicht und/oder als p-Stromaufweitungsschicht
ausgeformt .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt nach Schritt C) ein Abkühlschritt. In diesem Abkühlschritt wird zumindest das Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial in der Kammer
abgekühlt. Insbesondere ist die Kammer frei von dem zweiten Precursor-Material .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt nach Schritt C) ein Abkühlschritt ohne zweiten Precursor, insbesondere ohne Phosphid-Verbindung, und nur mit einem Trägergas, beispielsweise Wasserstoff.
Nach dem Epitaxiewachstum von beispielsweise
kohlenstoffdotiertem Galliumphosphid wird die Oberfläche, beispielsweise die Epischeiben, in der Kammer des Reaktors ohne Phosphin abgekühlt. Dadurch wird eine Kohlenstoff- Wasserstoff-Passivation vermieden, die zu einer hohen UF von beispielsweise 30 mV bis 50 mV führt.
Nach dem üblichen Epitaxieprozess wird die Oberfläche, beispielsweise die Epischeiben, unter dem zweiten Precursor abgekühlt, beispielsweise unter Anwesenheit von Phosphin, AsH3 oder NH3, da es die Desorption von der Epioberfläche vermeidet.
In dem Fall mit der Galliumphosphidoberfläche wird eine
Desorption beim Abkühlen ohne Phosphin nicht beobachtet. Es ist daher kein Alterungseffekt zu beobachten. Mit anderen Worten ist es bisher unüblich, den Abkühlprozess ohne den zweiten Precursor durchzuführen, da bisher bekannt ist, dass unter Anwesenheit des zweiten Precursors eine Stabilisierung der ersten Schicht erfolgt. Die Erfinderin hat erkannt, dass durch die Abwesenheit des zweiten Precursors im Abkühlschritt eine Kohlenstoff-Wasserstoff-Passivation vermieden wird und damit eine hohe UF vermindert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine als p- Kontaktschicht ausgeformte erste Schicht eine hohe
Kohlenstoffdotierung von 1 · 1020 cm-3 bis 5 · 1020 cm-3 und einen Absorptionskoeffizienten von 600 cm-1 bis 2000 cm-1 auf. Es werden ein kleinerer Kontaktwiderstand und eine hohe
Helligkeit des Halbleiterchips erzeugt. Der Kontaktwiderstand liegt deutlich unter den in der bisherigen Literatur
beschriebenen Werten von ITO/GaP 1 · 10"5 bis 1 · 10"4 Gern2, Au/GaP von ungefähr 2 · 10"5 Gern2, PtAu/GaP von ungefähr 7 · 10"6 Qcm2.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine als p- Stromaufweitungsschicht ausgeformte erste Schicht eine hohe Kohlenstoffdotierung von 4 · 1019 bis 3 · 1020 cm-3 mit einem kleinen spezifischen Widerstand von 0,002 bis 0,006 Ω · cm2 und einen Absorptionsparameter im Bereich von 400 bis 650 cm-1 auf. Im Vergleich zu der Stromaufweitungsschicht von beispielsweise AlGaAs:C weist kohlenstoffdotiertes
Galliumphosphid eine bessere Feuchtestabilität und Haftung auf und somit eine kleinere oder vergleichbare Absorption. Im Vergleich zu der Stromaufweitungsschicht aus
magnesiumdotiertem Galliumphosphid weist kohlenstoffdotiertes Galliumphosphid keine Magnesiumdotierung auf, wobei das
Alterungsrisiko damit deutlich herabgesetzt wird. Bisher ist kein Verfahren zur Herstellung eines
optoelektronischen Halbleiterchips bekannt, das beim
epitaktischen Abscheiden zur Erzeugung der ersten Schicht eine Kombination der hier beschriebenen Verfahrensparameter, wie Temperatur, Druck und Verhältniswerte, verwendet. Dadurch kann eine mit Kohlenstoff hochdotierte Phosphid-
Verbindungshalbleitermaterialschicht erzeugt werden, die zudem feuchtestabil ist und eine hohe Absorption aufweist.
Bisher sind beispielsweise lediglich Verfahren bekannt, die niedrigere Temperaturen von beispielsweise 470 °C und einem Druck von 50 mbar mit Wasserstoffträgergas verwenden
(Japanese Journal of Appl . Phys . Vol. 47, Nr. 9, 2008, Seiten 7023 bis 7025) . Die dort erzeugte kohlenstoffdotierte Phosphid-Verbindungshalbleitermaterialschicht weist aber eine geringere Kohlenstoffkonzentration von 3,2 · 1019 cm-3 auf. Im Journal of Electrochemical Society, Vol. 157, Nr. 4, 2010, Seiten H459 bis H462 wird ebenfalls eine kohlenstoffdotierte Phosphid-Verbindungshalbleiterschicht mit einer Konzentration von größer als 1 · 1019 cm-3 beschrieben. Allerdings werden diese Schichten bei einer geringeren Temperatur von 530 °C mit einem Verhältnis von zweitem Precursor zu erstem Precusor von 11 mit Wasserstoffträgergas erzeugt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wirkt die
Kohlenstoffdotierung in dem Phosphid-
Verbindungshalbleitermaterial als p-Dotierung. Mit anderen Worten wirkt die Kohlenstoffdotierung als Akzeptor.
Beispielsweise baut sich der Kohlenstoff an den Gruppe-V- Gitterplätzen, insbesondere an Phosphorgitterplätzen, ein.
Es hat sich gezeigt, dass durch das hier beschriebene
Verfahren ein Halbleiterchip erzeugt werden kann, der eine verbesserte Feuchtestabilität und geringere
Absorptionsverluste und weiterhin eine hohe Leitfähigkeit und damit eine effiziente Stromaufweitung aufweist.
Kohlenstoff zeichnet sich durch eine besonders geringe
Diffusion innerhalb der Halbleiterschichtenfolge aus. Die Gefahr einer Schädigung mit der Halbleiterschichtenfolge, insbesondere des aktiven Bereichs, durch Diffusion des
Kohlenstoffs in den aktiven Bereich und ein damit
einhergehender Lichtverlust der Halbleiterschichtenfolge werden effizient vermieden.
Bezüglich der Ausgestaltung des Halbleiterchips wird auf die Ansprüche und Figuren der DE 10 2017 101 637.6 und DE 10 2017 104 719.0 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Schicht frei von Magnesium.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figuren 1A bis 1D ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß einer
Ausführungsform,
Figuren 2A bis 3D jeweils eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß einer
Ausführungsform.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige und gleichwirkende Elemente jeweils mit
denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt werden. Die Figuren 1A bis 1D zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß einer
Ausführungsform. Die Figur 1A zeigt das Bereitstellen einer Oberfläche in einer Kammer 5. Die Kammer 5 ist beispielsweise Teil eines epitaktischen Reaktors, wie VECCO K475. Die Oberfläche 2 ist vorzugsweise eine Oberfläche einer Halbleiterschichtenfolge 1. Die Halbleiterschichtenfolge 1 weist vorzugsweise ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial auf. Die
Halbleiterschichtenfolge 1 ist zur Erzeugung von Strahlung vorgesehen. Die Halbleiterschichtenfolge 1 weist einen aktiven Bereich 20 auf, der zwischen einem n-leitenden
Bereich 21 und einem p-leitenden Bereich 22 angeordnet ist (hier nicht gezeigt) .
In Figur 1B ist der Verfahrensschritt B dargestellt, das Bereitstellen zumindest eines organischen ersten Precursors 3, der ein gasförmiges III-Verbindungsmaterial 31 aufweist, und eines zweiten Precursors 4, der ein gasförmiges Phosphor¬ enthaltendes Verbindungsmaterial 41 aufweist. Der erste
Precursor 3 kann beispielsweise Trimethylgallium und der zweite Precursor 4 kann beispielsweise Phosphin sein.
Zusätzlich kann ein Trägergas 7, beispielsweise Wasserstoff, verwendet werden, um die gasförmigen Precursor 3, 4 in die Kammer zu transportieren.
Die Precursor 3, 4 reagieren dann zum Teil bereits in der Gasphase und diffundieren zur Oberfläche 2. Insbesondere ist die Oberfläche 2 beheizt. Die Precursor 3, 4 werden
absorbiert, wobei eine erste Schicht 12 gebildet wird, die ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial 6 aufweist oder daraus besteht. Insbesondere ist das Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial 6 Galliumphosphid (siehe Figur IC) . Die epitaktische Abscheidung des Phosphid-
Verbindungshalbleitermaterials der ersten Schicht 12 in Figur IC erfolgt bei einer Temperatur zwischen einschließlich 520 °C oder 540 °C und einschließlich 660 °C, einem Druck
zwischen einschließlich 30 mbar und einschließlich 300 mbar und einem Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten
Precursor zwischen einschließlich 5 und einschließlich 200. Mit dem angegebenen Parameterfenster ist die
Oberflächenqualität gut, die Leitfähigkeit hoch und die
Absorption niedrig.
Als Nebenprodukt 11 kann beispielsweise Methan die Kammer 5 verlassen .
Die Figur 1D zeigt die erste Schicht 12, die das C-dotierte Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial 6 aufweist oder daraus besteht. Die Kohlenstoffdotierkonzentration weist mindestens einen Wert von 5 x 1019 cm-3 auf. Die erste Schicht 12 ist auf der Oberfläche 2 angeordnet.
Die Figuren 2A bis 2D zeigen jeweils eine schematische
Seitenansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß einer Ausführungsform. In diesen Ausführungsbeispielen ist die erste Schicht 12 vorzugsweise als p-Kontaktschicht ausgeformt .
Die Figur 2A zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer
Ausführungsform. Der Halbleiterchip 100 weist eine
Halbleiterschichtenfolge 1 auf, die vorzugsweise ein
Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial 6 aufweist. Die
Halbleiterschichtenfolge 1 ist zur Erzeugung von Strahlung vorgesehen. Die Halbleiterschichtenfolge 1 weist einen aktiven Bereich 20 auf, der zwischen einem p-leitenden
Bereich 22 und einem n-leitenden Bereich 21 angeordnet ist.
Der p-leitende Bereich 22 weist eine erste Schicht 12 auf, oder die erste Schicht 12 grenzt, vorzugsweise direkt, an den p-leitenden Bereich 22. Die erste Schicht 12 weist ein kohlenstoffdotiertes Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial 6, vorzugsweise kohlenstoffdotiertes Galliumphosphid mit einer Kohlenstoffdotierkonzentration von mindestens 5 x 1019 cm-3 auf. In dem Fall ist die erste Schicht 12 als p-
Kontaktschicht 9 ausgeformt. Die p-Kontaktschicht 9 ist zwischen einer p-dotierten
Indiumgalliumaluminiumphosphidschicht (p-InGaAlP) angeordnet. Die p-Kontaktschicht 9 grenzt an eine StromaufWeitungsschicht 13. Die p-Kontaktschicht 9 kann die äußerste
Halbleiterschicht der p-Seite des optoelektronischen
Halbleiterchips 100 bilden.
Die Stromaufweitungsschicht 13 enthält ein transparentes leitfähiges Oxid, beispielsweise ITO. Alternativ kann das transparente leitfähige Oxid zum Beispiel Zinkoxid oder IZO sein. Die Stromaufweitungsschicht 13 grenzt an einen p- Anschlusskontakt aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Der p-Anschlusskontakt 14 dient als elektrischer Kontakt, um einen elektrischen Strom in die Halbleiterschichtenfolge 1 zu leiten. Ein n-Anschlusskontakt 15 dient zur elektrischen Kontaktierung von der n-Seite und kann beispielsweise an der Rückseite eines Trägers 16 angeordnet sein. Insbesondere ist der n-Anschlusskontakt 15 an der Rückseite eines Trägers 16 angeordnet, wenn ein elektrisch leitfähiger Träger verwendet wird. Alternativ sind aber auch andere Anordnungen des n- Anschlusskontaktes 15 möglich. Die Stromaufweitungsschicht 13 hat hier den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer hohen Transparenz auf die gesamte p- Kontaktschicht 9 aufgebracht sein kann, wodurch eine gute Stromaufweitung ohne wesentliche Absorptionsverluste erfolgt. Die Dicke der Stromaufweitungsschicht 13 beträgt vorzugsweise zwischen 10 nm und 300 nm, beispielsweise etwa 60 nm.
Die p-Kontaktschicht 9 ist vorteilhaft als dünne Schicht mit nur weniger als 100 nm, vorzugsweise 1 nm bis 35 nm,
ausgeformt .
Eine so geringe Dicke der p-Kontaktschicht 9 ist insbesondere deshalb möglich, weil die Stromaufweitung bereits in der angrenzenden Stromaufweitungsschicht 13 aus dem transparenten leitfähigen Oxid erfolgt. Die p-Kontaktschicht 9 aus
kohlenstoffdotiertem Galliumphosphid muss daher nicht zur Stromaufweitung dienen. Im Gegensatz zu herkömmlichen
Leuchtdiodenchips, in denen in der Regel eine oder mehrere vergleichsweise dicke p-Typ-Halbleiterschichten zur
Stromaufweitung eingesetzt werden, hat die sehr dünne p- Kontaktschicht 9 den Vorteil, dass die Absorption nur sehr gering ist. Weiterhin zeichnet sich die dünne p-Kontaktschicht 9 durch eine geringe Rauheit aus. Die rms-Oberflächenrauheit der p- Kontaktschicht 9 an der Grenzfläche zur
Stromaufweitungsschicht 13 beträgt vorteilhaft weniger als 2 nm. Die geringe Rauheit wird insbesondere durch die geringe Dicke ermöglicht, da die p-Kontaktschicht 9 bei einer so geringen Schichtdicke im Wesentlichen noch nicht komplett relaxiert ist. Anders ausgedrückt ist die p-Kontaktschicht 9 verspannt auf der darunterliegenden Halbleiterschichtenfolge 1 aufgewachsen. Ein Übergang zur Gitterkonstanten des
Galliumphosphidhalbleitermaterials würde sich erst bei einer größeren Schichtdicke durch Ausbildung von Versetzungen einstellen .
Insbesondere ist die p-Kontaktschicht 9 frei von Aluminium. Ein hoher Aluminiumgehalt der p-Kontaktschicht 9 hätte an sich zwar den Vorteil, dass die Absorption aufgrund der durch den hohen Aluminiumgehalt großen elektronischen Bandlücke gering ist. Andererseits hat sich gezeigt, dass eine
Halbleiterschicht mit hohem Aluminiumgehalt vergleichbar empfindlich gegenüber Feuchtigkeit ist. Da bei der hier beschriebenen p-Kontaktschicht 9 die Absorption bereits aufgrund der geringen Schichtdicke nur sehr gering ist, kann das Halbleitermaterial der p-Kontaktschicht 9 vorteilhaft frei von Aluminium sein, ohne dass eine signifikante
Absorption in der p-Kontaktschicht 9 auftritt.
Die Dotierung der p-Kontaktschicht 9 mit Kohlenstoff hat den Vorteil, dass eine Diffusion von dem herkömmlicherweise verwendeten Dotierstoff Magnesium in tieferliegende
Halbleiterschichten, insbesondere den aktiven Bereich 20, nicht auftritt. Die Problematik der Diffusion ist bei der Verwendung von Kohlenstoff als Dotierstoff geringer als bei der Verwendung von Magnesium.
Die Figur 2B zeigt eine schematische Seitenansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer
Ausführungsform. Der optoelektronische Halbleiterchip 100 ist hier als sogenannte Dünnfilm-LED ausgeformt. Bei der
Dünnfilm-LED ist die Halbleiterschichtenfolge 1 von ihrem ursprünglichen Aufwachssubstrat abgelöst. Auf der dem
ursprünglichen Aufwachssubstrat gegenüberliegenden Seite ist der Halbleiterchip 100 mit mindestens einer
Verbindungsschicht 18, beispielsweise einer Lotschicht, auf einem Trägersubstrat 161 angeordnet. Von dem aktiven Bereich 20 aus gesehen ist also die p-Kontaktschicht 9 dem
Trägersubstrat 161 zugewandt. Das Trägersubstrat 161 kann beispielsweise ein Halbleitermaterial, wie beispielsweise Silizium, Germanium, Molybdän oder eine Keramik, aufweisen.
Wie bereits im Zusammenhang mit Figur 2A beschrieben, enthält der Halbleiterchip 100 der Figur 2B eine p-Kontaktschicht 9 mit kohlenstoffdotiertem Galliumphosphid und grenzt an die Stromaufweitungsschicht 13 an, die ein transparentes
leitfähiges Oxid, wie beispielsweise ITO, enthält. Dabei gelten alle Ausführungen zur p-Kontaktschicht 9 der Figur 2B auch wie bereits im Zusammenhang mit Figur 2A beschrieben .
Der p-Anschlusskontakt 14 kann aus Silber oder Gold bestehen. Silber oder Gold zeichnen sich durch eine hohe Reflektivität aus. Bei dem hier dargestellten Beispiel ist zwischen der Stromaufweitungsschicht 13 und dem p-Anschlusskontakt 14 bereichsweise eine dielektrische Schicht 19 angeordnet, bei der es sich insbesondere um eine Siliziumoxidschicht handeln kann. Aufgrund des vergleichsweise geringen Brechungsindex des dielektrischen Materials der dielektrischen Schicht 19 kann die dielektrische Schicht 19 eine Totalreflexion eines Teils der in Richtung des Trägersubstrats 161 emittierten Strahlung zur Strahlungsaustrittsfläche hin bewirken.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und die sich daraus ergebenden Vorteile des Ausführungsbeispiels der Figur 2B entsprechen dem Ausführungsbeispiel der Figur 2A und werden daher nicht nochmals näher erläutert.
Die Figur 2C zeigt eine schematische Seitendarstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 gemäß einer
Ausführungsform. Der Halbleiterchip der Figur 2C
unterscheidet sich von dem Halbleiterchip der Figur 2B dadurch, dass die p-Kontaktschicht 9 und die
Stromaufweitungsschicht 13 in einem Bereich durchbrochen sind. Hierzu wird beispielsweise bei der Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips 100 vor dem Aufbringen der dielektrischen Schicht 19 und des p-Anschlusskontakts 14 eine Ausnehmung in der Stromaufweitungsschicht 13 und der p- Kontaktschicht 9 erzeugt. Diese Strukturierung erfolgt insbesondere vor dem Ablösen des Aufwachssubstrates und vor dem Verbinden des Halbleiterchips 100 mit dem Trägersubstrat 161. Dies hat den Vorteil, dass der Stromfluss durch den aktiven Bereich 20 vermindert wird. Auf diese Weise wird erreicht, dass unterhalb des n-Anschlusskontakts 15 weniger Strahlung erzeugt wird und so Absorptionsverluste vermindert werden .
Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 2C den Ausführungen des Halbleiterchips der Figur 2B.
Der Halbleiterchip der Figuren 2A bis 2C wurde insbesondere bei einer Temperatur zwischen 540 °C und 650 °C, bei einem Druck zwischen 30 mbar und 300 mbar und einem Verhältnis zwischen zweitem und erstem Precursor von 5 bis 150 erzeugt. Die resultierende Schichtdicke der ersten Schicht 12 beträgt insbesondere zwischen 5 nm und 200 nm, vorzugsweise 5 nm bis 35 nm. Die Figuren 3A bis 3D zeigen jeweils eine schematische
Seitenansicht eines optoelektronischen Halbleiterchips gemäß einer Ausführungsform. Hier ist die erste Schicht 12
insbesondere als p-Stromaufweitungsschicht ausgeformt.
Zusätzlich kann die erste Schicht 12 eine p- Kontaktierungsfunktion aufweisen .
Der Halbleiterchip der Figur 3A weist einen aktiven Bereich 20 auf, der zwischen einem n-leitenden Bereich 21 und einem p-leitenden Bereich 22 angeordnet ist.
Der aktive Bereich 20 basiert auf einem Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial . Beispielsweise ist der aktive Bereich 20 als eine Quantenstruktur mit einer Mehrzahl von Quantenschichten 201 und dazwischen angeordneten
Barriereschichten 202 gebildet. Durch die Wahl der
Materialzusammensetzung des Phosphid-
Verbindungshalbleitermaterials und/oder der Schichtdicke der Quantenschichten 201 kann die Emissionswellenlänge der im aktiven Bereich 20 zu erzeugenden Strahlung vom grünen über den gelben und roten bis in den infraroten Spektralbereich variiert werden.
Der p-leitende Bereich 22 weist die erste Schicht 12 auf, die hier als p-Stromaufweitungsschicht 6 ausgeformt ist. Die Stromaufweitungsschicht 6 ist mit Kohlenstoff dotiert und weist ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial ,
insbesondere C-dotiertes GaP, auf. Die
Kohlenstoffdotierkonzentration beträgt insbesondere zwischen 2 x 1019 und 3 x 1020 cm"3.
Dabei gelten alle bisher dargestellten Definitionen und
Ausführungen zur ersten Schicht 12 auch für das Ausführungsbeispiel der Figur 3A, das daher an dieser Stelle nicht näher erläutert wird.
Der Halbleiterchip der Figuren 3A bis 3D wurde insbesondere bei einer Temperatur zwischen 540 °C und 660 °C, bei einem Druck zwischen 30 mbar und 300 mbar und einem Verhältnis zwischen zweitem und erstem Precursor von 10 und 200 erzeugt. Die resultierende Schichtdicke der ersten Schicht 12 beträgt insbesondere zwischen 50 nm und 500 nm, vorzugsweise 200 nm bis 350 nm.
Insbesondere ist die StromaufWeitungsschicht 6 frei von
Aluminium und/oder Indium. Die Stromaufweitungsschicht 6 zeichnet sich in dem oben genannten Spektralbereich für die im aktiven Bereich 20 zu erzeugende Strahlung durch eine hohe Transmission aus. Zudem ist eine solche Stromaufweitungsschicht im Vergleich zu einer Aluminiumgalliumarsenid-StromaufweitungsSchicht
feuchtestabiler.
Im Unterschied zu den übrigen Schichten der
Halbleiterschichtenfolge 1 ist die Stromaufweitungsschicht 6 vollständig oder teilweise relaxiert und weist folglich nicht die Gitterkonstante des Aufwachssubstrats auf. Alle auf der dem aktiven Bereich 20 zugewandten Seite der
Stromaufweitungsschicht 6 angeordneten Schichten der
Halbleiterschichtenfolge weisen also dieselbe Gitterkonstante auf .
Der p-leitende Bereich 22 kann weiterhin auf der dem aktiven Bereich 20 zugewandten Seite der Stromaufweitungsschicht 6 einen Teilbereich 221 aufweisen. Der Teilbereich 221 ist mittels eines zweiten Dotierstoffs p-leitend dotiert.
Insbesondere ist der zweite Dotierstoff vom Kohlenstoff verschieden. Beispielsweise ist der zweite Dotierstoff
Magnesium.
Die Figur 3B zeigt einen Halbleiterchip 100, der einen Träger 16 aufweist. Der Träger 16 ist mittels einer
Verbindungsschicht 18, beispielsweise einer Lotschicht oder einer elektrisch leitfähigen Klebeschicht, an der
Halbleiterschichtenfolge 1 befestigt. Zwischen dem Träger 16 und der Halbleiterschichtenfolge 1 kann eine Spiegelschicht 200 angeordnet sein. Die Spiegelschicht 200 dient
gleichzeitig der elektrischen Kontaktierung der
Stromaufweitungsschicht 6. Der Halbleiterchip 100 weist zudem einen p-leitenden Bereich 22, einen aktiven Bereich 20 und einen n-leitenden Bereich 21 auf. Zudem weist der
Halbleiterchip 100 einen p-Anschlusskontakt 14 und einen n- Anschlusskontakt 15 auf. Der n-Anschlusskontakt 15 grenzt an den n-leitenden Bereich 21, der p-Anschlusskontakt 14 grenzt an den Träger 16.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und die sich daraus ergebenden Vorteile dieses Ausführungsbeispiels entsprechen im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel der Figur 3A.
Insbesondere ist der Halbleiterchip gemäß der Figur 3B als Volumenemitter ausgeformt. Dies bezeichnet einen
Halbleiterchip, bei dem ein wesentlicher Teil der Strahlung, beispielsweise mindestens 30 % der Strahlung, seitlich aus dem Halbleiterchip austritt.
Die Figur 3C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterchip 100. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit Figur 3B beschriebenen Ausführungsbeispiel .
Im Unterschied hierzu weist die StromaufWeitungsschicht 6 in lateraler Richtung eine Strukturierung auf. Die
Strukturierung ist in Form einer Mehrzahl von Ausnehmungen 210 in der StromaufWeitungsschicht 6 ausgebildet. Die
Ausnehmungen 210 sind beispielsweise für eine Störung von Wellenleitereffekten vorgesehen. Die Auskoppeleffizienz kann so erhöht werden.
Die Figur 3D zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterkörper 100 gemäß einer Ausführungsform. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in
Zusammenhang mit Figur 3A beschriebenen Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist der p-leitende Bereich eine
Übergitterstruktur 220 auf. Die Übergitterstruktur 220 ist zwischen der StromaufWeitungsschicht 6 und dem aktiven
Bereich 20 angeordnet. Die Übergitterstruktur 220 weist beispielsweise eine Mehrzahl erster Teilschichten 2210 und eine Mehrzahl zweiter Teilschichten 2220 auf. Zur
vereinfachten Darstellung sind in Figur 3D jeweils nur eine erste Teilschicht 2210 und eine zweite Teilschicht 2220 gezeigt. Für die erste Teilschicht 2210 eignet sich
Galliumphosphid und für die zweite Teilschicht 2220
Aluminiumindiumphosphid .
Mittels der Übergitterstruktur 220 kann die Gefahr einer Fortsetzung von Gitterdefekten ausgehend von der
Stromaufweitungsschicht 6 in Richtung des aktiven Bereichs 20 weitgehend verringert werden. Dadurch bedingter Lichtverlust kann somit vermieden werden. Insgesamt zeichnen sich die hier beschriebenen
Halbleiterkörper und der damit gebildete Halbleiterchip durch eine hohe Feuchtestabilität, geringen Lichtverlust und gleichzeitig durch eine gute Stromaufweitung und/oder p- Kontaktierung aufgrund einer hohen elektrischen Leitfähigkeit bei gleichzeitig geringen Absorptionsverlusten aus. Zudem kann die Zuverlässigkeit des Halbleiterchips aufgrund einer verbesserten Haftung einer dielektrischen Schicht auf einer Stromaufweitungsschicht verbessert werden.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele und deren Merkmale können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn solche Kombinationen nicht explizit in den Figuren gezeigt sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den
Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele zusätzliche oder alternative Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, die 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.
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 123 542.6, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste
100 optoelektronischer Halbleiterchip
I Halbleiterschichtenfolge
2 Oberfläche der Halbleiterschichtenfolge
20 aktiver Bereich
21 n-leitender Bereich
22 p-leitender Bereich
3 erster Precursor
4 zweiter Precursor
31 III-Verbindungsmaterial
41 Phosphor-enthaltendes Verbindungsmaterial
5 Kammer
6 Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial 7 Trägergas
8 dritter Precursor
9 p-Kontaktschicht
10 p-Stromaufweitungsschicht
II Nebenprodukt
12 erste Schicht
13 Stromaufweitungsschicht
14 p-Anschlusskontakt
15 n-Anschlusskontakt
16 Träger
161 Trägersubstrat
17 p-InGaAlP-Schicht
18 Verbindungsschicht
19 dielektrische Schicht
200 Spiegelschicht
210 Ausnehmungen
220 Übergitterstrukturen
2210 erster Teilbereich
2220 zweiter Teilbereich

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterchips (100) mit den Schritten:
A) Bereitstellen einer Oberfläche (2) in einer Kammer (5),
B) Bereitstellen zumindest eines organischen ersten
Precursors, (3) und eines zweiten Precursors (4) in der Kammer
(5) , wobei der organische erste Precursor (3) ein gasförmiges III-Verbindungsmaterial (3) aufweist, wobei der zweite
Precursor (4) ein gasförmiges phosphor-enthaltendes
Verbindungsmaterial (41) aufweist,
C) Eptikatisches Abscheiden des ersten und zweiten Precursors (3, 4) bei einer Temperatur zwischen einschließlich 540 °C und einschließlich 660 °C und einem Druck zwischen
einschließlich 30 mbar und einschließlich 300 mbar auf die Oberfläche (2) in der Kammer (5) zur Bildung einer ersten Schicht (12), die ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial
(6) aufweist, wobei das Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten Precursor (3, 4) zwischen einschließlich 5 und
einschließlich 200 beträgt, wobei das erzeugte Phosphid- Verbindungshalbleitermaterial (6) mit Kohlenstoff dotiert ist, wobei die Kohlenstoffdotierkonzentration mindestens 4 x 1019 cm-3 beträgt und wobei nach Schritt C) ein Abkühlschritt ohne zweiten Precursor (4) und nur mit einem Trägergas (7) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei nach Schritt C) ein Abkühlschritt zumindest des
Phosphid-Verbindungshalbleitermaterials (6) in der Kammer (5) erfolgt, wobei die Kammer (5) frei von dem zweiten Precursor (4) ist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Trägergas (7) im Schritt C) Wasserstoff verwendet wird .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei zusätzlich ein gasförmiger organischer dritter
Precursor (8) CBr4 verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Schicht (12) eine Schichtdicke von
einschließlich 5 nm bis einschließlich 200 nm oder von einschließlich 50 nm bis einschließlich 500 nm aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Temperatur im Schritt C) zwischen 540 °C und 620 °C für eine als p-Kontaktschicht (9) ausgeformte erste Schicht (12) oder zwischen 560°C und 660°C für eine als p- Stromaufweitungsschicht (10) ausgeformte erste Schicht (12) beträgt . 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Druck im Schritt C) zwischen 60 mbar und 70 mbar beträgt .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Kohlenstoffdotierkonzentration zwischen 5 x 1019 cm~ 3 und 1 x 1021 cm-3 für eine als p-Kontaktschicht (9)
ausgeformte erste Schicht (12) oder zwischen 4 x 1019 cm-3 und 3 x 1020 cm-3 für eine als p-Stromaufweitungsschicht (10) ausgeformte erste Schicht (12) ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Verhältnis zwischen dem zweiten und ersten
Precursor (3, 4) zwischen einschließlich 5 und einschließlich 150 oder zwischen einschließlich 10 und einschließlich 200 beträgt .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der organische erste Precursor (3) und/oder das III- Verbindungsmaterial (31) Trimethylgallium (TMGa) ,
Trimethylindium (TMIn) oder Trimethylaluminium (TMA1) ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Precursor (4) und/oder das
phosphorenthaltende Verbindungsmaterial (41) Phosphin (PH3) ist .
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die epitaktische Abscheidung im Schritt C) eine
metallorganische Gasphasenepitaxie (MOVPE) ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial (6) ein GaP oder AlGaP ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche (2) die Oberfläche einer
Halbleiterschichtenfolge (1) ist, die einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20), einen n- leitenden Bereich (21) und einen p-leitenden Bereich (22) aufweist, wobei der aktive Bereich (20) zwischen dem n- leitenden Bereich (21) und dem p-leitenden Bereich (22) angeordnet ist.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Schicht (12) an die Oberfläche einer
Halbleiterschichtenfolge (1) unmittelbar angrenzt und als p- Kontaktschicht (9) und/oder p-Stromaufweitungsschicht (10) ausgeformt ist.
16. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) mit
- einer Halbleiterschichtenfolge (1), die ein mit Kohlenstoff dotiertes Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial und einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich
(20) , einen n-leitenden Bereich (21) und einen p-leitenden Bereich (22) aufweist, wobei
- der aktive Bereich (20) zwischen dem n-leitenden Bereich
(21) und dem p-leitenden Bereich (22) angeordnet ist;
- der p-leitende Bereich (22) eine erste Schicht (12)
aufweist oder die erste Schicht (12) an den p-leitenden
Bereich (22) angrenzt, wobei die erste Schicht (12) auf dem mit Kohlenstoff dotierten Phosphid-
Verbindungshalbleitermaterial (6) basiert, wobei die
Kohlenstoffdotierkonzentration mindestens 5 x 1019 cm-3 beträgt, wobei die erste Schicht (12) als p-Kontaktschicht (9) und p-Stromaufweitungsschicht (10) ausgeformt ist.
17. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) gemäß dem
vorherigen Anspruch, bei dem die Schichtdicke der ersten Schicht (12) zwischen 5 nm und 200 nm beträgt. 18. Optoelektronischer Halbleiterchip (100) gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, bei dem zwischen der
Stromaufweitungsschicht (13) und dem p-Anschlusskontakt (14) bereichsweise eine dielektrische Schicht (19) angeordnet ist.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0886326A2 (de) * 1997-06-06 1998-12-23 Hewlett-Packard Company Separate Loch-Injektionsstruktur um die Zuverlässigkeit von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen zu erhöhen
DE10253160A1 (de) * 2002-08-29 2004-03-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
US20120273793A1 (en) * 2011-04-26 2012-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
JP2013243202A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 Stanley Electric Co Ltd 半導体発光素子の製造方法
EP2950355A1 (de) * 2014-05-30 2015-12-02 LG Innotek Co., Ltd. Lichtemittierende vorrichtung
DE102017101637A1 (de) 2017-01-27 2018-08-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
DE102017104719A1 (de) 2017-03-07 2018-09-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterkörper und Halbleiterchip

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3553147B2 (ja) * 1994-09-05 2004-08-11 三菱電機株式会社 半導体層の製造方法
JP3981218B2 (ja) * 1999-04-28 2007-09-26 日立電線株式会社 発光素子用エピタキシャルウエハおよび発光素子
EP1298461A1 (de) * 2001-09-27 2003-04-02 Interuniversitair Microelektronica Centrum Vzw Halbleiter Verteilten Bragg-Reflektor mit GaP und Halbleiterbauelement mit einem Resonanzhohlraum und einer solchen VBR
AU2003266544A1 (en) * 2002-09-20 2004-04-08 Mitsubishi Chemical Corporation Semiconductor crystal of group iii-v compound
DE102006057747B4 (de) * 2006-09-27 2015-10-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterkörper und Halbleiterchip mit einem Halbleiterkörper
JP2009059918A (ja) * 2007-08-31 2009-03-19 Sumitomo Electric Ind Ltd 光半導体デバイス
US8450767B2 (en) * 2009-05-08 2013-05-28 Epistar Corporation Light-emitting device
JP5218476B2 (ja) * 2010-06-03 2013-06-26 住友電気工業株式会社 半導体素子、光学センサ装置および半導体素子の製造方法
JP2013093412A (ja) * 2011-10-25 2013-05-16 Showa Denko Kk 発光ダイオード、発光ダイオードの製造方法、発光ダイオードランプ及び照明装置
JP2016031970A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 三菱電機株式会社 光半導体装置
US9472719B2 (en) * 2015-02-18 2016-10-18 Epistar Corporation Light-emitting diode
JP6690282B2 (ja) * 2016-02-15 2020-04-28 住友電気工業株式会社 炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素半導体装置の製造方法
DE102016006295A1 (de) * 2016-05-27 2017-11-30 Azur Space Solar Power Gmbh Leuchtdiode
US10396527B2 (en) * 2017-06-14 2019-08-27 Mellanox Technologies, Ltd. Vertical-cavity surface-emitting laser with high modulation speed

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0886326A2 (de) * 1997-06-06 1998-12-23 Hewlett-Packard Company Separate Loch-Injektionsstruktur um die Zuverlässigkeit von lichtemittierenden Halbleiterbauelementen zu erhöhen
DE10253160A1 (de) * 2002-08-29 2004-03-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
US20120273793A1 (en) * 2011-04-26 2012-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light emitting device
JP2013243202A (ja) * 2012-05-18 2013-12-05 Stanley Electric Co Ltd 半導体発光素子の製造方法
EP2950355A1 (de) * 2014-05-30 2015-12-02 LG Innotek Co., Ltd. Lichtemittierende vorrichtung
DE102017101637A1 (de) 2017-01-27 2018-08-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip
DE102017104719A1 (de) 2017-03-07 2018-09-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierender Halbleiterkörper und Halbleiterchip

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JAPANESE JOURNAL OF APPL. PHYS., vol. 47, no. 9, 2008, pages 7023 - 7025
JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL SOCIETY, vol. 157, no. 4, 2010, pages H459 - H462

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