WO2020260535A1 - Leuchtdiodenchip und verfahren zur herstellung eines leuchtdiodenchips - Google Patents

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light
semiconductor
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Jens Ebbecke
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • a light-emitting diode chip is specified.
  • a method for producing a light-emitting diode chip is specified.
  • One problem to be solved is to provide a light-emitting diode chip which has a particularly homogeneous radiation characteristic.
  • a method for producing such a light-emitting diode chip is to be specified.
  • Light-emitting diode chip a semiconductor body which is designed to emit electromagnetic radiation.
  • the electromagnetic radiation emitted by the semiconductor body is, for example, visible light and in particular comprises at least one peak wavelength at which the intensity of the emitted radiation is greatest.
  • the semiconductor body comprises, for example, a first
  • the semiconductor body comprises, for example, a second semiconductor layer sequence one of the first
  • the first semiconductor layer sequence is, for example, n-doped and thus n-conductive.
  • the second semiconductor layer sequence is, for example, p-doped and thus p-conductive.
  • the first conductivity type is therefore n-conductive Type and for the second conductivity type by a p-conductive type.
  • the semiconductor body has, for example, a
  • a vertical direction extends perpendicular to the main extension plane and laterally
  • the first semiconductor layer sequence and the second semiconductor layer sequence are stacked one on top of the other in the vertical direction, for example.
  • At least one active region is arranged between the first semiconductor layer sequence and the second semiconductor layer sequence.
  • the active area is designed in
  • the active area is directly adjacent to the first
  • the active area has a pn junction for generating the electromagnetic radiation, such as a double heterostructure, a
  • Single quantum well structure SQW structure
  • a quantum well structure SQW structure
  • MQW structure Multiple quantum well structure
  • the semiconductor body is based, for example, on a III-V compound semiconductor material.
  • the first semiconductor layer sequence and the second are based
  • Compound semiconductor material can preferably be a nitride compound semiconductor material.
  • the one Completely surrounds the inner region of the semiconductor body in the lateral direction.
  • the one Completely surrounds the inner region of the semiconductor body in the lateral direction.
  • the edge area is formed, for example, contiguous in lateral directions and completely encloses the inner area in lateral directions.
  • the edge area surrounds the inner area, for example in the manner of a frame or ring.
  • Semiconductor body in the edge area a larger band gap than in the inner area.
  • the semiconductor body has in
  • the first band gap is especially in the active area indoors
  • the semiconductor body has
  • Edge area on a second band gap is particularly in the active area in the edge area
  • the first band gap is smaller than the second band gap.
  • the band gap of the active area in the edge area is larger in the middle and / or at every point than the band gap of the active area in the inner area of the semiconductor body.
  • the first band gap is predetermined, for example, by a first distance between a conduction band and a valence band in the active area in the inner area.
  • the second band gap is, for example, a second distance between the conduction band and the valence band in the active area in the edge area
  • the inner valence band is with the
  • Valence band continuously connected in the edge area. Furthermore, the conduction band in the inner area is continuously connected to the conduction band in the edge area.
  • the band gap can thus continuously from the inside to the edge
  • the first band gap and the second band gap have
  • the edge area ends where the band gap in the inner area has increased by half the difference.
  • Light-emitting diode chip a semiconductor body which is designed to emit electromagnetic radiation, wherein the semiconductor body has at least one edge region, which is an inner region of the semiconductor body in lateral
  • edge area can already be used for a A comparatively small applied voltage induces a recombination of electrons and holes, while no recombination is induced in the interior of the conventional semiconductor body, since it is greater
  • Stark effect (English “quantum confined stark effect") is shielded in the edge area. Such shielding can shift a wavelength of the electromagnetic radiation generated in the edge area to smaller wavelengths.
  • One idea of the light-emitting diode chip described here is, among other things, to provide a semiconductor body which is designed such that the edge region of the
  • Semiconductor body has a larger band gap than the inner region. With a comparatively small applied voltage, a recombination of electrons and holes is thus induced in the inner area, while no or fewer recombinations are made in the edge area of the semiconductor body
  • a particularly homogeneous radiation characteristic can thus advantageously be achieved.
  • the semiconductor body in the inner region on a first point defect density is inside a first point defect density.
  • the first point defect density in the inner region of the semiconductor body is, for example, at most 10 15 per cm 3 , in particular at most 10 14 per cm 3 .
  • the active area has a second point defect density in the edge area.
  • Point defect density in the edge region of the semiconductor body is, for example, at least 10 15 per cm 3 , in particular
  • the first is N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl-N-(2-aminoethyl)-2-aminoethyl
  • Point defect density less than the second point defect density refers to a point-like one
  • the semiconductor body has a crystal lattice which includes point defects.
  • the point defects are voids.
  • lattice atoms of the crystal lattice are removed.
  • the first point defect density can, for example, determine a size of the first band gap and the second
  • Point defect density can, for example, determine a size of the second band gap. For example, if the first point defect density is comparatively small in the interior
  • the semiconductor body has a comparatively small first band gap in the inner region.
  • Semiconductor body in the edge area for example one
  • the band gap in the edge area is also comparatively large
  • Semiconductor body with the first point defect density a smaller first band gap than the region of the semiconductor body with the second point defect density.
  • the point defects that lead to a change in the band gap are, for example, essentially voids.
  • Point defects are at least 90%, in particular at least 95%, formed with voids.
  • the charge carriers are electrons and holes.
  • electrons are impressed into the active area by the first semiconductor layer sequence.
  • holes are embossed into the active region from the second semiconductor layer sequence.
  • the electrons and the holes recombine to form electromagnetic radiation.
  • the electrons and the holes each have a mean free path.
  • Path length is a path length which the electrons or the holes in the semiconductor body cover on average before they collide, for example, with the crystal lattice of the semiconductor body and thus generate energy
  • the edge region of the semiconductor body has a width.
  • the width of the edge region of the semiconductor body has a width.
  • Edge region is, for example, the minimum extent in lateral directions of the semiconductor body from at least one side face to the inner region of the semiconductor body. According to at least one embodiment, the width of the edge region is smaller than the mean free path in lateral directions.
  • the mean free path in lateral directions is a projection of the mean free path of the charge carriers onto a plane that extends along the lateral directions.
  • the width of the edge region is designed to be smaller than the mean free path, charge carriers that are in the
  • Edge area are embossed in the semiconductor body, advantageously diffuse into the inner area, where they can recombine with one another.
  • the efficiency of the light-emitting diode chip can therefore be particularly good.
  • the edge region of the semiconductor body has a width of at least 100 nm and at most 10 ⁇ m. In particular, the edge region of the semiconductor body has a width of at least 500 nm and at most 5 ⁇ m. For example, the width of the
  • Edge region of the semiconductor body for example approximately 1 ⁇ m.
  • the band gap in the edge area is at least 50 meV to at most 150 meV larger than in the inner area. That is, the first band gap is at least 50 meV to at most 150 meV larger than the second band gap. For example, the first band gap is approximately 80 meV larger than the second band gap.
  • a first layer is arranged on the semiconductor body in the inner region.
  • the first layer is, for example, transparent to the electromagnetic radiation generated in the active area educated.
  • the first layer is in direct contact with the semiconductor body.
  • the first layer covers a top surface of the semiconductor body, for example completely in the interior.
  • the first layer is on top of the second
  • the first layer is in direct contact with the second semiconductor layer sequence. Furthermore, the first layer in
  • Inner region of the semiconductor body can be arranged completely on a top surface of the second semiconductor layer sequence.
  • the active area is free from a material of the first layer.
  • the first layer comprises, for example, a first
  • the first layer comprises silicon dioxide.
  • a second layer is arranged on the semiconductor body in the edge region.
  • the second layer comprises a first
  • the first semiconducting material of the second layer comprises, for example, a second
  • metallic material such as a metallic dopant
  • the metallic dopant can be molybdenum, for example.
  • a concentration of the metallic dopant is, for example, at most 10 atomic percent, in particular at most 5 atomic percent.
  • the second layer is in direct contact with the semiconductor body.
  • the second layer covers the top surface of the semiconductor body, for example completely in the edge region.
  • the width of the edge region is essentially equal to a width of the second layer. Essentially equal here means that the widths differ by, for example, at most 100 nm, in particular at most 50 nm.
  • the second layer is arranged on the second semiconductor layer sequence. In this case the second layer is in line with the second
  • the second layer in the inner region of the semiconductor body can be completely on a top surface of the second
  • Semiconductor body is free of a first layer.
  • edge region of the semiconductor body is free of a second layer.
  • the active area is free of a material of the second layer, for example.
  • the active region is free from the dopant of the second layer.
  • the first contact layer arranged on a bottom surface of the semiconductor body.
  • the first contact layer is in direct contact with the semiconductor body.
  • the first contact layer is on top of the first
  • the first contact layer is in direct contact with the first
  • the first contact layer is designed to be electrically conductive, for example. Furthermore, the first contact layer is, for example, transparent to the generated contact layer
  • the first contact layer has a transparent conductive oxide (TCO for short) or consists of it.
  • TCO transparent conductive oxide
  • a second contact layer is arranged on the top surface of the semiconductor body.
  • the second contact layer is in direct contact with the semiconductor body.
  • the second contact layer is on top of the second
  • the contact layer is in direct contact with the second semiconductor layer sequence.
  • the second contact layer is designed to be electrically conductive, for example. Furthermore is the second
  • the second contact layer formed, for example, transparent to the electromagnetic radiation generated.
  • the second contact layer has or consists of a TCO.
  • the peak wavelength of the electromagnetic radiation generated by the active area is, for example, between 490 nm and 580 nm inclusive.
  • the light-emitting diode chip thus emits green light in particular during operation.
  • the semiconductor body comprises indium gallium nitride.
  • the active area comprises indium gallium nitride. That is to say, the active area comprises, for example, In x Gai- x N, where 0 ⁇ x ⁇ 1.
  • a method for producing a light-emitting diode chip is specified with which, in particular, a light-emitting diode described here can be produced. All features disclosed in connection with the light-emitting diode and
  • a semiconductor body which has a first
  • a first layer is applied to an inner region of the
  • the first layer can have a round shape, an oval shape, a
  • the first layer can be applied to the inner region of the semiconductor body, for example by means of a mask. Alternatively, it is possible for the first layer to be applied over the entire surface of the semiconductor body. In this case the first layer covers the top surface of the
  • the first layer can then be structured by means of a lithographic process, so that the edge regions are free of the first layer.
  • the first layer can, for example, by means of a physical gas deposition process on the
  • a second layer is applied to an edge region.
  • the first layer and the second layer are in
  • the first layer and the second layer do not overlap with one another.
  • first layer and the second layer can be in direct contact with one another in the boundary region between the first layer and the second layer.
  • the second layer can be applied to the edge region of the semiconductor body, for example by means of a mask. Alternatively it is possible that the second layer
  • the second layer is applied over the entire surface of the semiconductor body.
  • the second layer can be the top surface of the
  • the second layer can then be structured by means of a lithographic process so that the inner area is free of the second layer.
  • the second layer can for example by means of a
  • the second layer is applied to at least one side surface of the
  • the second layer is, for example, in direct contact with the side surface of the semiconductor body. It is possible for the second layer to be applied to the top surface of the semiconductor body and the side surface of the semiconductor body. Alternatively it is
  • the second layer prefferably applied only to the side surface of the semiconductor body.
  • the top surface of the semiconductor body is free from the second
  • the first layer comprises a first semiconducting material.
  • the second layer comprises a first semiconducting material and a second metallic material.
  • the second metallic material is molybdenum.
  • the first layer and / or the second layer are after
  • Heating of the semiconductor body removed For example, the first layer and / or the second layer are removed by means of an etching process.
  • a temperature of the semiconductor body with the first layer and the second layer during heating is at most 1000 ° C.
  • the heating temperature is around 950 ° C.
  • the light-emitting diode chip and the method for producing a light-emitting diode chip are described below on the basis of
  • Figures 1 and 2 are schematic sectional views of
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a
  • Figure 4 is a schematic band gap diagram according to a
  • a semiconductor body 2 which has a first semiconductor layer sequence 3 and a second
  • Semiconductor layer sequence 4 comprises, as in FIG. 1
  • An active region 5, which is designed to generate electromagnetic radiation during operation, is arranged between the first semiconductor layer sequence 3 and the second semiconductor layer sequence 4.
  • the second semiconductor layer sequence 4 is arranged above the first semiconductor layer sequence 3. A top surface of the semiconductor body 2b is thus through the second
  • the semiconductor body 2 faces transversely to the top surface of the semiconductor body 2b
  • Semiconductor layer sequence 3 the active region 5 and the second semiconductor layer sequence 4 are formed.
  • the active region 5 comprises indium gallium nitride.
  • the active region 5 comprises indium gallium nitride.
  • the active region 5 is exposed and can relax in at least one edge region 6 of the semiconductor body 2.
  • the edge region 6 here completely surrounds an inner region 7 of the semiconductor body 2 in the lateral direction.
  • the edge region 6 extends from the side face of the semiconductor body 2a in lateral directions in the
  • the semiconductor body 2 in the edge region 6 has a smaller band gap in the active region 5 than in the inner region 7.
  • a first layer 15 is subsequently applied to the inner region 7 of the semiconductor body 2. Furthermore, a second layer 16 is applied to the edge area 6 of the
  • the first layer 15 is applied directly to the second
  • the first layer 15 comprises a first semiconducting one
  • the first semiconducting material is this one
  • the first layer 15 here comprises silicon dioxide.
  • the second layer 16 is also applied here directly to the second semiconductor layer sequence 4 in the edge region 6, so that the second layer 16 is in direct contact with the top surface of the semiconductor body 2b.
  • the second layer 16 is also applied here directly to the second semiconductor layer sequence 4 in the edge region 6, so that the second layer 16 is in direct contact with the top surface of the semiconductor body 2b.
  • the second layer 16 comprises the first semiconducting material and a second metallic material.
  • the two materials are made using a
  • the first semiconducting material is is the same material as the first layer 15.
  • the first layer 15 here comprises silicon dioxide.
  • the second metallic material is molybdenum.
  • the second metallic material is a metallic one
  • Dopant with which the first semiconducting material is doped is doped.
  • a concentration of the metallic dopant is about 4 atomic percent in this case.
  • the semiconductor body 2 with the first layer 15 and the second layer 16 is heated.
  • the semiconductor body 2 with the first layer 15 and the second layer 16 is heated approximately to a temperature of 950 ° C. in this exemplary embodiment.
  • a first point defect density 10 is generated in the inner region 7 under the first layer 15 in the semiconductor body 2. Furthermore, the heating in the edge region 6 below the second layer 16 in the semiconductor body 2 produces a second point defect density 11.
  • Point defect density 10 less than the second point defect density 11.
  • the second layer 16 thus induces a particularly large number of point defects in the semiconductor body 2, in particular in the active region 5, when heated.
  • Point defect density 11 in edge region 6 of semiconductor body 2 is approximately 10 16 per cm 3 in this exemplary embodiment.
  • the first point defect density 10 here specifies a size of a first band gap 8 in the semiconductor body 2, in particular in the active region 5. Furthermore there is the second Point defect density 11 is a size of the second band gap 9 in the semiconductor body 2, in particular in the active region 5.
  • the first band gap 8 in the inner region 7 is therefore smaller after heating than the second band gap 9 in the edge region 6.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of an exemplary embodiment of one described here
  • the light-emitting diode chip 1 comprises a semiconductor body 2 with a first semiconductor layer sequence 3, a second semiconductor layer sequence 4 and an active region 5 arranged between them, which is used for this purpose
  • Emitted electromagnetic radiation is shown here by arrows.
  • Peak wavelength is here in a green
  • a top surface of the semiconductor body 2b is free of a first layer 15 and a second layer 16. On the top surface of the
  • the semiconductor body is a second contact layer 18
  • the second contact layer 18 is in direct contact with the semiconductor body 2, in particular the second semiconductor layer sequence 4.
  • a first contact layer 17 is on one
  • the first contact layer 17 is in direct contact with the Semiconductor body 2, in particular the first
  • the first contact layer 17 and the second contact layer 18 are transparent to the electromagnetic generated
  • the first contact layer 17 and the second contact layer 18 comprise a TCO.
  • a voltage can be applied to the semiconductor body 2 such that electrons 12 from the first
  • Electrons 12 are shown here schematically by a symbol and holes 13 are shown schematically by a "+" symbol. Recombination of electrons 12 and holes 13 is electromagnetic
  • the semiconductor body 2 has a first in the active region 5 in an inner region 7
  • Band gap 8 which is smaller than a second band gap 9 in the active area 5 in an edge area 6. Furthermore, the charge carriers 12, 13 impressed in the semiconductor body 2 have a mean free path which is in this
  • Edge region 6 is in lateral directions. The first
  • Band gap 8 and the second band gap 9 are shown schematically in FIG. 3 by a conduction band L and a valence band V of the active region 5.
  • electromagnetic radiation is generated essentially exclusively in the inner region 7.
  • Essentially exclusively means here that at least 95% of electromagnetic radiation is generated in the active area 5 in the inner area 7.
  • FIG. 4 a schematic band gap diagram is shown which corresponds to the band gaps 8, 9 of the light-emitting diode chip 1 according to the exemplary embodiment in FIG.
  • the first band gap 8 is predetermined by a first distance between a conduction band L and a valence band V in the active area 5 in the inner area 7.
  • the second band gap 9 is predetermined by a second distance between the conduction band L and the valence band V in the active area 5 in the edge area 6.
  • Valence band V in inner area 7 is continuously connected to valence band V in edge area 6. Furthermore, the conduction band L in the inner area 7 is continuously connected to the conduction band L in the edge area 6.
  • the first band gap 8 is here approximately 80 meV greater than that of the second band gap 9. Furthermore, a width 14 of the edge region 6 of the semiconductor body 2 is approximately 1 ⁇ m.
  • Embodiments can be combined, too if not all combinations are explicitly described.

Abstract

Es wird ein Leuchtdiodenchip (1) angegeben, mit: - einem Halbleiterkörper (2), der dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Peakwellenlänge zu emittieren, wobei - der Halbleiterkörper (2) zumindest einen Randbereich (6) aufweist, der einen Innenbereich (7) des Halbleiterkörpers (2) in lateralen Richtungen vollständig umgibt, und - der Halbleiterkörper (2) im Randbereich (6) eine größere Bandlücke (8, 9) aufweist als im Innenbereich (7). Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips (1) angegeben.

Description

Beschreibung
LEUCHTDIODENCHIP UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES
LEUCHTDIODENCHIPS
Es wird ein Leuchtdiodenchip angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips
angegeben .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Leuchtdiodenchip anzugeben, der eine besonders homogene Abstrahlcharakteristik aufweist. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Leuchtdiodenchips angegeben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der
Leuchtdiodenchip einen Halbleiterkörper, der dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Die vom Halbleiterkörper emittierte elektromagnetische Strahlung ist beispielsweise sichtbares Licht und umfasst insbesondere zumindest eine Peakwellenlänge, bei der die Intensität der emittierten Strahlung am größten ist.
Der Halbleiterkörper umfasst beispielsweise eine erste
Halbleiterschichtenfolge eines ersten Leitfähigkeitstyps . Weiterhin umfasst der Halbleiterkörper beispielsweise eine zweite Halbleiterschichtenfolge eines vom ersten
Leitfähigkeitstyp verschiedenen zweiten Leitfähigkeitstyps . Die erste Halbleiterschichtenfolge ist beispielsweise n- dotiert und damit n-leitend ausgebildet. Weiterhin ist die zweite Halbleiterschichtenfolge beispielsweise p-dotiert und damit p-leitend ausgebildet. Damit handelt es sich in diesem Fall bei dem ersten Leitfähigkeitstyp um einen n-leitenden Typ und bei dem zweiten Leitfähigkeitstyp um einen p- leitenden Typ.
Der Halbleiterkörper weist beispielsweise eine
Haupterstreckungsebene auf. Eine vertikale Richtung erstreckt sich senkrecht zur Haupterstreckungsebene und laterale
Richtungen erstrecken sich parallel zur
Haupterstreckungsebene. Die erste Halbleiterschichtenfolge und die zweite Halbleiterschichtenfolge sind beispielsweise in vertikaler Richtung übereinander gestapelt.
Zwischen der ersten Halbleiterschichtenfolge und der zweiten Halbleiterschichtenfolge ist zumindest ein aktiver Bereich angeordnet. Der aktive Bereich ist dazu ausgebildet, im
Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Der aktive Bereich grenzt beispielsweise direkt an die erste
Halbleiterschichtenfolge und an die zweite
Halbleiterschichtenfolge an. Der aktive Bereich weist einen pn-Übergang zur Erzeugung der elektromagnetischen Strahlung auf, wie beispielsweise eine Doppelheterostruktur, eine
EinfachquantentopfStruktur (SQW-Struktur) oder eine
MehrfachquantentopfStruktur (MQW-Struktur) .
Der Halbleiterkörper basiert beispielsweise auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial . In diesem Fall basieren die erste Halbleiterschichtenfolge und die zweite
Halbleiterschichtenfolge ebenfalls auf einem III-V- Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem
Verbindungshalbleitermaterial kann es sich bevorzugt um ein Nitridverbindungshalbleitermaterial handeln .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterkörper zumindest einen Randbereich auf, der einen Innenbereich des Halbleiterkörpers in lateraler Richtung vollständig umgibt. Beispielsweise erstreckt sich der
Randbereich von zumindest einer Seitenfläche des
Halbleiterkörpers in lateralen Richtungen in den
Halbleiterkörper hinein. Der Randbereich ist in lateralen Richtungen beispielsweise zusammenhängend ausgebildet und schließt den Innenbereich in lateralen Richtungen vollständig ein. Der Randbereich umgibt den Innenbereich beispielsweise nach Art eines Rahmens oder Rings.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterkörper im Randbereich eine größere Bandlücke auf als im Innenbereich. Der Halbleiterkörper weist im
Innenbereich eine erste Bandlücke auf. Die erste Bandlücke ist insbesondere im aktiven Bereich im Innenbereich
vorgegeben. Weiterhin weist der Halbleiterkörper im
Randbereich eine zweite Bandlücke auf. Die zweite Bandlücke ist insbesondere im aktiven Bereich im Randbereich
vorgegeben. Die erste Bandlücke ist hierbei kleiner als die zweite Bandlücke ausgebildet. Insbesondere ist die Bandlücke des aktiven Bereichs im Randbereich im Mittel und/oder an jeder Stelle größer als die Bandlücke des aktiven Bereichs im Innenbereich des Halbleiterkörpers.
Die erste Bandlücke ist beispielsweise durch einen ersten Abstand eines Leitungsbands zu einem Valenzband im aktiven Bereich im Innenbereich vorgegeben. Die zweite Bandlücke ist beispielsweise durch einen zweiten Abstand des Leitungsbands zu dem Valenzband im aktiven Bereich im Randbereich
vorgegeben. Das Valenzband im Innenbereich ist mit dem
Valenzband im Randbereich kontinuierlich verbunden. Weiterhin ist das Leitungsband im Innenbereich mit dem Leitungsband im Randbereich kontinuierlich verbunden. Die Bandlücke kann damit vom Innenbereich zum Randbereich kontinuierlich
zunehmen .
Die erste Bandlücke und die zweite Bandlücke weisen
insbesondere eine Differenz auf. Beispielsweise endet der Randbereich dort, wo die Bandlücke im Innenbereich um die Hälfte der Differenz zugenommen hat.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst der
Leuchtdiodenchip einen Halbleiterkörper, der dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, wobei der Halbleiterkörper zumindest einen Randbereich aufweist, der einen Innenbereich des Halbleiterkörpers in lateralen
Richtungen vollständig umgibt. Zudem weist der
Halbleiterkörper im Randbereich eine größere Bandlücke auf als im Innenbereich.
In der Regel können im aktiven Bereich Elektronen und Löcher bei einer angelegten Spannung zu elektromagnetischer
Strahlung rekombinieren . Ist eine Bandlücke im aktiven
Bereich beispielsweise vergleichsweise klein ausgebildet, muss im Vergleich zu einer vergleichsweise groß ausgebildeten Bandlücke eine höhere Spannung angelegt werden, um eine
Rekombination von Elektronen und Löchern zu induzieren.
Es ist möglich, dass herkömmliche Leuchtdiodenchips einen Halbleiterkörper aufweisen, der in einem Randbereich eine relaxierte Kristallstruktur umfasst. Weiterhin kann ein solcher Halbleiterkörper eine nicht-relaxierte
Kristallstruktur in seinem Innenbereich aufweisen. In diesem Fall ist es möglich, dass der herkömmliche Halbleiterkörper im Randbereich eine kleinere Bandlücke aufweist als im
Innenbereich. Damit kann der Randbereich bereits bei einer vergleichsweise kleinen angelegten Spannung eine Rekombination von Elektronen und Löchern induzieren, während im Innenbereich des herkömmlichen Halbleiterkörpers keine Rekombination induziert wird, da dieser eine größere
Bandlücke aufweist.
Wird die angelegte Spannung so groß gewählt, dass im
Innenbereich eine Rekombination von Elektronen und Löchern induziert wird, ist es weiterhin möglich, dass eine
Ladungsträgerdichte im Randbereich des herkömmlichen
Halbleiterkörpers so groß wird, dass der beschränkte
Starkeffekt (englisch „quantum confined stark effect") im Randbereich abgeschirmt wird. Durch ein solches Abschirmen kann sich eine Wellenlänge der im Randbereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung zu kleineren Wellenlängen verschieben .
Eine Idee des hier beschriebenen Leuchtdiodenchips ist es unter anderem, einen Halbleiterkörper bereitzustellen, der derart ausgebildet ist, dass der Randbereich des
Halbleiterkörpers eine größere Bandlücke aufweist als der Innenbereich. Damit wird bei einer vergleichsweise kleinen angelegten Spannung eine Rekombination von Elektronen und Löchern im Innenbereich induziert, während im Randbereich des Halbleiterkörpers keine oder weniger Rekombinationen
induziert werden. Damit ist die Aussendung von
elektromagnetischer Strahlung von den Randbereichen
vorteilhafterweise unterdrückt. Mit Vorteil ist so eine besonders homogene Abstrahlcharakteristik erreichbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterkörper im Innenbereich eine erste Punktdefektdichte auf. Beispielsweise weist der aktive Bereich im Innenbereich eine erste Punktdefektdichte auf. Die erste Punktdefektdichte im Innenbereich des Halbleiterkörpers ist beispielsweise höchstens 1015 pro cm3, insbesondere höchstens 1014 pro cm3.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der
Halbleiterkörper im Randbereich eine zweite Punktdefektdichte auf. Beispielsweise weist der aktive Bereich im Randbereich eine zweite Punktdefektdichte auf. Die zweite
Punktdefektdichte im Randbereich des Halbleiterkörpers ist beispielsweise mindestens 1015 pro cm3, insbesondere
mindestens 1016 pro cm3.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste
Punktdefektdichte kleiner als die zweite Punktdefektdichte. Ein Punktdefekt bezeichnet hier einen punktförmigen
Gitterfehler. Beispielsweise weist der Halbleiterkörper im Bereich des aktiven Bereichs ein Kristallgitter auf, das Punktdefekte umfasst. Beispielsweise handelt es sich bei den Punktdefekten um Leerstellen. Hierbei sind Gitteratome des Kristallgitters entfernt.
Die erste Punktdefektdichte kann beispielsweise eine Größe der ersten Bandlücke mitbestimmen und die zweite
Punktdefektdichte kann beispielsweise eine Größe der zweiten Bandlücke mitbestimmen. Ist die erste Punktdefektdichte beispielsweise im Innenbereich vergleichsweise klein
ausgebildet, weist der Halbleiterkörper im Innenbereich eine vergleichsweise kleine erste Bandlücke auf. Weist der
Halbleiterkörper im Randbereich beispielsweise eine
vergleichsweise hohe zweite Punktdefektdichte auf, so ist im Randbereich auch die Bandlücke vergleichsweise groß
ausgebildet. Demzufolge weist der Bereich des
Halbleiterkörpers mit der ersten Punktdefektdichte eine kleinere erste Bandlücke auf als der Bereich des Halbleiterkörpers mit der zweiten Punktdefektdichte.
Die Punktdefekte, die zu einer Änderung der Bandlücke führen, sind beispielsweise im Wesentlichen Leerstellen. Im
Wesentlichen bedeutet hier zum Beispiel, dass die
Punktdefekte zu mindestens 90 %, insbesondere zu mindestens 95 %, mit Leerstellen gebildet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen in den
Halbleiterkörper eingeprägte Ladungsträger eine mittlere freie Weglänge auf. Beispielsweise handelt es sich bei den Ladungsträgern um Elektronen und Löcher. In der Regel werden Elektronen von der ersten Halbleiterschichtenfolge in den aktiven Bereich eingeprägt. Weiterhin werden Löcher von der zweiten Halbleiterschichtenfolge aus in den aktiven Bereich eingeprägt. Im Bereich des aktiven Bereichs rekombinieren die Elektronen und die Löcher zu elektromagnetischer Strahlung. Weiterhin weisen die Elektronen und die Löcher jeweils eine mittlere freie Weglänge auf. Durch die mittlere freie
Weglänge ist eine Weglänge vorgegeben, die die Elektronen oder die Löcher in dem Halbleiterkörper im Durchschnitt zurücklegen, bevor sie beispielsweise mit dem Kristallgitter des Halbleiterkörpers Zusammenstößen und so Energie
verlieren .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Randbereich des Halbleiterkörpers eine Breite auf. Die Breite des
Randbereichs ist beispielsweise die minimale Ausdehnung in lateralen Richtungen des Halbleiterkörpers von zumindest einer Seitenfläche zu dem Innenbereich des Halbleiterkörpers. Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Breite des Randbereichs kleiner als die mittlere freie Weglänge in lateralen Richtungen. Hierbei ist die mittlere freie Weglänge in lateralen Richtungen eine Projektion der mittleren freien Weglänge der Ladungsträger auf eine Ebene, die sich entlang der lateralen Richtungen erstreckt.
Da die Breite des Randbereichs kleiner als die mittlere freie Weglänge ausgebildet ist, können Ladungsträger, die im
Randbereich in den Halbleiterkörper eingeprägt werden, vorteilhafterweise in den Innenbereich diffundieren, wo sie miteinander rekombinieren können. Damit kann eine Effizienz des Leuchtdiodenchips besonders gut sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Randbereich des Halbleiterkörpers eine Breite von mindestens 100 nm und höchstens 10 gm auf. Insbesondere weist der Randbereich des Halbleiterkörpers eine Breite von mindestens 500 nm und höchstens 5 gm auf. Beispielsweise ist die Breite des
Randbereichs des Halbleiterkörpers beispielsweise in etwa 1 pm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Bandlücke im Randbereich um mindestens 50 meV bis höchstens 150 meV größer als im Innenbereich. Das heißt, die erste Bandlücke ist um mindestens 50 meV bis höchstens 150 meV größer als die zweite Bandlücke. Beispielsweise ist die erste Bandlücke in etwa 80 meV größer als die zweite Bandlücke.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist im Innenbereich eine erste Schicht auf dem Halbleiterkörper angeordnet. Die erste Schicht ist beispielsweise transparent für die im aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlungen ausgebildet. Beispielsweise steht die erste Schicht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper. Die erste Schicht bedeckt eine Deckfläche des Halbleiterkörpers beispielsweise vollständig im Innenbereich.
Beispielsweise ist die erste Schicht auf der zweiten
Halbleiterschichtenfolge angeordnet. In diesem Fall steht die erste Schicht mit der zweiten Halbleiterschichtenfolge in direktem Kontakt. Weiterhin kann die erste Schicht im
Innenbereich des Halbleiterkörpers vollständig auf einer Deckfläche der zweiten Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein .
Beispielsweise ist der aktive Bereich frei von einem Material der ersten Schicht.
Die erste Schicht umfasst beispielsweise ein erstes
halbleitendes Material, wie Silizium. Beispielsweise umfasst die erste Schicht Siliziumdioxid.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist im Randbereich eine zweite Schicht auf dem Halbleiterkörper angeordnet.
Beispielsweise umfasst die zweite Schicht ein erstes
halbleitendes Material. Es ist möglich, dass das erste halbleitende Material der zweiten Schicht gleich dem ersten halbleitenden Material der ersten Schicht ist. Weiterhin umfasst die zweite Schicht beispielsweise ein zweites
metallisches Material, wie einen metallischen Dotierstoff.
Bei dem metallischen Dotierstoff kann es sich beispielsweise um Molybdän handeln. Eine Konzentration des metallischen Dotierstoffs ist beispielsweise höchstens 10 Atomprozent, insbesondere höchstens 5 Atomprozent. Beispielsweise steht die zweite Schicht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper. Die zweite Schicht bedeckt die Deckfläche des Halbleiterkörpers beispielsweise vollständig im Randbereich. In diesem Fall ist Breite des Randbereichs im Wesentlichen gleich einer Breite der zweiten Schicht. Im Wesentlichen gleich bedeutet hier, dass sich die Breiten um beispielsweise höchstens 100 nm, insbesondere höchstens 50 nm, unterscheiden. Beispielsweise ist die zweite Schicht auf der zweiten Halbleiterschichtenfolge angeordnet. In diesem Fall steht die zweite Schicht mit der zweiten
Halbleiterschichtenfolge in direktem Kontakt. Weiterhin kann die zweite Schicht im Innenbereich des Halbleiterkörpers vollständig auf einer Deckfläche der zweiten
Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein.
Alternativ ist es möglich, dass der Innenbereich des
Halbleiterkörpers frei von einer ersten Schicht ist.
Weiterhin ist es alternativ oder zusätzlich möglich, dass der Randbereich des Halbleiterkörpers frei von einer zweiten Schicht ist.
Der aktive Bereich ist zum Beispiel frei von einem Material der zweiten Schicht. Insbesondere ist der aktive Bereich frei von dem Dotierstoff der zweiten Schicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine erste
Kontaktschicht auf einer Bodenfläche des Halbleiterkörpers angeordnet. Beispielsweise steht die erste Kontaktschicht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper. Beispielsweise ist die erste Kontaktschicht auf der ersten
Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die erste Kontaktschicht steht in diesem Fall in direktem Kontakt mit der ersten
Halbleiterschichtenfolge . Die erste Kontaktschicht ist beispielsweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Weiterhin ist die erste Kontaktschicht beispielsweise transparent für die erzeugte
elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Beispielsweise weist die erste Kontaktschicht ein transparentes leitfähiges Oxid (englisch: transparent conductive oxide, kurz: TCO) auf oder besteht daraus.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf einer
Deckfläche des Halbleiterkörpers eine zweite Kontaktschicht angeordnet. Beispielsweise steht die zweite Kontaktschicht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper. Beispielsweise ist die zweite Kontaktschicht auf der zweiten
Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Die zweite
Kontaktschicht steht in diesem Fall in direktem Kontakt mit der zweiten Halbleiterschichtenfolge.
Die zweite Kontaktschicht ist beispielsweise elektrisch leitfähig ausgebildet. Weiterhin ist die zweite
Kontaktschicht beispielsweise transparent für die erzeugte elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Beispielsweise weist die zweite Kontaktschicht ein TCO auf oder besteht daraus .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt die
Peakwellenlänge in einem grünen Wellenlängenbereich. In diesem Fall liegt die Peakwellenlänge der vom aktiven Bereich erzeugten elektromagnetischen Strahlung beispielsweise zwischen einschließlich 490 nm und einschließlich 580 nm. Der Leuchtdiodenchip emittiert damit im Betrieb insbesondere grünes Licht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper Indiumgalliumnitrid. Insbesondere umfasst der aktive Bereich Indiumgalliumnitrid. Das heißt, der aktive Bereich umfasst beispielsweise InxGai-xN, wobei 0 < x < 1.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips angegeben, mit dem insbesondere eine hier beschriebene Leuchtdiode hergestellt werden kann. Sämtlich in Verbindung mit der Leuchtdiode offenbarten Merkmale und
Ausführungsformen sind daher auch in Verbindung mit dem
Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Halbleiterkörper bereitgestellt, der eine erste
Halbleiterschichtenfolge und eine zweite
Halbleiterschichtenfolge umfasst .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine erste Schicht auf einen Innenbereich des
Halbleiterkörpers aufgebracht. Die erste Schicht kann in Draufsicht eine runde Form, eine ovale Form, eine
elliptische, eine dreieckige Form, eine viereckige Form oder eine vieleckige Form aufweisen.
Die erste Schicht kann beispielsweise mittels einer Maske auf den Innenbereich des Halbleiterkörpers aufgebracht werden. Alternativ ist es möglich, dass die erste Schicht vollflächig auf dem Halbleiterkörper aufgebracht wird. In diesem Fall bedeckt die erste Schicht die Deckfläche des
Halbleiterkörpers vollständig. Nachfolgend kann die erste Schicht mittels eines lithographischen Prozesses strukturiert werden, sodass die Randbereiche frei von der ersten Schicht sind . Die erste Schicht kann beispielsweise mittels eines physikalischen Gasabscheideverfahrens auf den
Halbleiterkörper aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf einen Randbereich eine zweite Schicht aufgebracht. Die erste Schicht und die zweite Schicht sind beispielsweise in
lateralen Richtungen direkt nebeneinander angeordnet. Das heißt, in Draufsicht auf den Halbleiterkörper überlappen die erste Schicht und die zweite Schicht nicht miteinander.
Weiterhin können die erste Schicht und die zweite Schicht im Grenzbereich zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht in direktem Kontakt miteinander stehen.
Die zweite Schicht kann beispielsweise mittels einer Maske auf den Randbereich des Halbleiterkörpers aufgebracht werden. Alternativ ist es möglich, dass die zweite Schicht
vollflächig auf dem Halbleiterkörper aufgebracht wird. In diesem Fall kann die zweite Schicht die Deckfläche des
Halbleiterkörpers vollständig bedecken. Nachfolgend kann die zweite Schicht mittels eines lithographischen Prozesses strukturiert werden, sodass der Innenbereich frei von der zweiten Schicht ist.
Die zweite Schicht kann beispielsweise mittels eines
physikalischen Gasabscheideverfahrens auf dem
Halbleiterkörper aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Halbleiterkörper mit der ersten Schicht und der zweiten
Schicht erhitzt, derart, dass eine erste Punktdefektdichte im Halbleiterkörper mit der ersten Schicht kleiner ist als eine zweite Punktdefektdichte im Halbleiterkörper mit der zweiten Schicht. Die zweite Schicht induziert damit beim Erhitzen die vergleichsweise große zweite Punktdefektdichte in dem
Halbleiterkörper. Mit einem derartigen Verfahren kann eine Punktdefektdichte besonders einfach vorgebbar sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die zweite Schicht auf zumindest einer Seitenfläche des
Halbleiterkörpers aufgebracht. Die zweite Schicht steht mit der Seitenfläche des Halbleiterkörpers beispielsweise in direktem Kontakt. Es ist möglich, dass die zweite Schicht auf der Deckfläche des Halbleiterkörpers und der Seitenfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht wird. Alternativ ist es
möglich, dass die zweite Schicht nur auf der Seitenfläche des Halbleiterkörpers aufgebracht wird. In diesem Fall ist die Deckfläche des Halbleiterkörpers frei von der zweiten
Schicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die erste Schicht ein erstes halbleitendes Material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die zweite Schicht ein erstes halbleitendes Material und ein zweites metallisches Material.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist das zweite metallische Material Molybdän.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die erste Schicht und/oder die zweite Schicht nach dem
Erhitzen des Halbleiterkörpers entfernt. Beispielsweise werden die erste Schicht und/oder die zweite Schicht mittels eines Ätzprozesses entfernt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist eine Temperatur des Halbleiterkörpers mit der ersten Schicht und der zweiten Schicht beim Erhitzen höchstens 1000 °C.
Beispielsweise beträgt die Temperatur beim Erhitzen in etwa 950 °C.
Nachfolgend werden der Leuchtdiodenchip und das Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips anhand von
Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Figuren näher erläutert .
Es zeigen:
Figuren 1 und 2 schematische Schnittdarstellungen von
Verfahrensstadien bei der Herstellung eines Leuchtdiodenchips gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Figur 3 schematische Schnittdarstellung eines
Leuchtdiodenchips gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
Figur 4 schematisches Bandlückendiagramm gemäß einem
Ausführungsbeispiel .
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. In den Figuren 1 und 2 ist jeweils eine schematische
Schnittdarstellung eines Verfahrensschritts eines
Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens dargestellt .
Zunächst wird ein Halbleiterkörper 2 bereitgestellt, der eine erste Halbleiterschichtenfolge 3 und eine zweite
Halbleiterschichtenfolge 4 umfasst, wie in Figur 1
dargestellt. Zwischen der ersten Halbleiterschichtenfolge 3 und der zweiten Halbleiterschichtenfolge 4 ist ein aktiver Bereich 5 angeordnet, der dazu ausgebildet ist, im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
Die zweite Halbleiterschichtenfolge 4 ist hierbei über der ersten Halbleiterschichtenfolge 3 angeordnet. Eine Deckfläche des Halbleiterkörpers 2b ist damit durch die zweite
Halbleiterschichtenfolge 4 gebildet. Quer zu der Deckfläche des Halbleiterkörpers 2b weist der Halbleiterkörper 2
zumindest eine Seitenfläche 2a auf, die durch die erste
Halbleiterschichtenfolge 3, den aktiven Bereich 5 und die zweite Halbleiterschichtenfolge 4 gebildet sind.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der aktive Bereich 5 Indiumgalliumnitrid. An der Seitenfläche des
Halbleiterkörpers 2a liegt der aktive Bereich 5 frei und kann in zumindest einem Randbereich 6 des Halbleiterkörpers 2 relaxieren. Der Randbereich 6 umgibt hier einen Innenbereich 7 des Halbleiterkörpers 2 in lateraler Richtung vollständig. Der Randbereich 6 erstreckt sich von der Seitenfläche des Halbleiterkörpers 2a in lateralen Richtungen in den
Halbleiterkörper 2 hinein. In diesem Fall weist der
Halbleiterkörper 2 im Randbereich 6 im aktiven Bereich 5 eine kleinere Bandlücke auf als im Innenbereich 7. In einem weiteren Verfahrensschritt, wie in Figur 2
dargestellt, wird nachfolgend eine erste Schicht 15 auf den Innenbereich 7 des Halbleiterkörpers 2 aufgebracht. Weiterhin wird eine zweite Schicht 16 auf den Randbereich 6 des
Halbleiterkörpers 2 aufgebracht.
Die erste Schicht 15 wird direkt auf die zweite
Halbleiterschichtenfolge 4 im Innenbereich 7 aufgebracht, sodass die erste Schicht 15 in direktem Kontakt mit der
Deckfläche des Halbleiterkörpers 2b steht. Die erste Schicht
15 bedeckt die Deckfläche des Halbleiterkörpers 2b im
Innenbereich 7 vollständig.
Die erste Schicht 15 umfasst ein erstes halbleitendes
Material und wird mittels eines Gasphasenabscheideprozesses auf den Halbleiterkörper 2 aufgebracht. Bei dem ersten halbleitenden Material handelt es sich in diesem
Ausführungsbeispiel um Silizium. Die erste Schicht 15 umfasst hier Siliziumdioxid.
Auch die zweite Schicht 16 wird hier direkt auf die zweite Halbleiterschichtenfolge 4 im Randbereich 6 aufgebracht, sodass die zweite Schicht 16 in direktem Kontakt mit der Deckfläche des Halbleiterkörpers 2b steht. Die zweite Schicht
16 bedeckt die Deckfläche des Halbleiterkörpers 2b im
Randbereich 6 vollständig.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Schicht 16 das erste halbleitende Material und ein zweites metallisches Material. Die beiden Materialien werden mittels eines
Gasphasenabscheideprozesses auf den Halbleiterkörper 2 aufgebracht. Bei dem ersten halbleitenden Material handelt es sich um das gleiche Material wie bei der ersten Schicht 15. Die erste Schicht 15 umfasst hier Siliziumdioxid. Weiterhin handelt es sich bei dem zweiten metallischen Material um Molybdän .
Das zweite metallische Material ist ein metallischer
Dotierstoff, mit dem das erste halbleitende Material dotiert ist. Eine Konzentration des metallischen Dotierstoffs ist in diesem Fall in etwa 4 Atomprozent.
Nach dem Aufbringen der ersten Schicht 15 und der zweiten Schicht 16 wird der Halbleiterkörper 2 mit der ersten Schicht 15 und der zweiten Schicht 16 erhitzt. Der Halbleiterkörper 2 mit der ersten Schicht 15 und der zweiten Schicht 16 wird in diesem Ausführungsbeispiel in etwa auf eine Temperatur von 950 °C erhitzt.
Durch das Erhitzen wird im Innenbereich 7 unter der ersten Schicht 15 im Halbleiterkörper 2 eine erste Punktdefektdichte 10 erzeugt. Weiterhin wird durch das Erhitzen im Randbereich 6 unter der zweiten Schicht 16 im Halbleiterkörper 2 eine zweite Punktdefektdichte 11 erzeugt. Hier ist die erste
Punktdefektdichte 10 kleiner als die zweite Punktdefektdichte 11. Die zweite Schicht 16 induziert damit beim Erhitzen besonders viele Punktdefekte in dem Halbleiterkörper 2, insbesondere in dem aktiven Bereich 5. Die zweite
Punktdefektdichte 11 im Randbereich 6 des Halbleiterkörpers 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel in etwa 1016 pro cm3.
Die erste Punktdefektdichte 10 gibt hier eine Größe einer ersten Bandlücke 8 im Halbleiterkörper 2, insbesondere im aktiven Bereich 5, vor. Weiterhin gibt die zweite Punktdefektdichte 11 eine Größe der zweiten Bandlücke 9 im Halbleiterkörper 2, insbesondere im aktiven Bereich 5, vor.
In der Regel gilt, je größer die Punktdefektdichte in einem Bereich ist, desto größer ist die Bandlücke in diesem
Bereich. In diesem Ausführungsbeispiel ist damit die erste Bandlücke 8 im Innenbereich 7 nach dem Erhitzen kleiner als die zweite Bandlücke 9 im Randbereich 6.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen
Leuchtdiodenchips 1. Der Leuchtdiodenchip 1 umfasst einen Halbleiterkörper 2 mit einer ersten Halbleiterschichtenfolge 3, einer zweiten Halbleiterschichtenfolge 4 und einem dazwischen angeordneten aktiven Bereich 5, der dazu
ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung mit einer Peakwellenlänge zu emittieren. Emittierte elektromagnetische Strahlung ist hier durch Pfeile dargestellt. Die
Peakwellenlänge liegt hier in einem grünen
Wellenlängenbereich .
Im Unterschied zum Leuchtdiodenchip 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 2 ist eine Deckfläche des Halbleiterkörpers 2b frei von einer ersten Schicht 15 und einer zweiten Schicht 16. Auf der Deckfläche des
Halbleiterkörpers ist eine zweite Kontaktschicht 18
angeordnet. Die zweite Kontaktschicht 18 steht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper 2, insbesondere der zweiten Halbleiterschichtenfolge 4.
Weiterhin ist eine erste Kontaktschicht 17 auf einer
Bodenfläche des Halbleiterkörpers 2c angeordnet. Die erste Kontaktschicht 17 steht in direktem Kontakt mit dem Halbleiterkörper 2, insbesondere der ersten
Halbleiterschichtenfolge 3.
Die erste Kontaktschicht 17 und die zweite Kontaktschicht 18 sind transparent für die erzeugte elektromagnetische
Strahlung ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel umfassen die erste Kontaktschicht 17 und die zweite Kontaktschicht 18 ein TCO.
Mittels der ersten Kontaktschicht 17 und der zweiten
Kontaktschicht 18 ist eine Spannung an den Halbleiterkörper 2 anlegbar, derart, dass Elektronen 12 von der ersten
Halbleiterschichtenfolge 3 in den aktiven Bereich 5
eingeprägt werden und Löcher 13 von der zweiten
Halbleiterschichtenfolge 4 aus in den aktiven Bereich 5 eingeprägt werden. Elektronen 12 sind hier schematisch durch ein Zeichen gekennzeichnet und Löcher 13 sind schematisch durch ein „+" Zeichen gekennzeichnet. Durch Rekombination der Elektronen 12 und der Löcher 13 ist elektromagnetische
Strahlung erzeugbar.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Halbleiterkörper 2 im aktiven Bereich 5 in einem Innenbereich 7 eine erste
Bandlücke 8 auf, die kleiner ist als eine zweite Bandlücke 9 im aktiven Bereich 5 in einem Randbereich 6. Weiterhin weisen die in den Halbleiterkörper 2 eingeprägten Ladungsträger 12, 13 eine mittlere freie Weglänge auf, die in diesem
Ausführungsbeispiel kleiner als eine Breite 14 des
Randbereichs 6 in lateralen Richtungen ist. Die erste
Bandlücke 8 und die zweite Bandlücke 9 sind in Figur 3 durch ein Leitungsband L und ein Valenzband V des aktiven Bereichs 5 schematisch dargestellt. Bei einer vorgegebenen Spannung wird so im Wesentlichen ausschließlich im Innenbereich 7 elektromagnetische Strahlung erzeugt. Im Wesentlichen ausschließlich bedeutet hier, dass elektromagnetische Strahlung zu mindestens 95 % im aktiven Bereich 5 im Innenbereich 7 erzeugt wird. Ladungsträger 12,
13, die im Randbereich 6 lokalisiert sind, diffundieren in den Innenbereich 7, wo sie miteinander rekombinieren können.
Gemäß der Figur 4 ist ein schematisches Bandlückendiagramm dargestellt, das den Bandlücken 8, 9 des Leuchtdiodenchips 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 entspricht.
Die erste Bandlücke 8 ist durch einen ersten Abstand eines Leitungsbands L zu einem Valenzband V im aktiven Bereich 5 im Innenbereich 7 vorgegeben. Die zweite Bandlücke 9 ist durch einen zweiten Abstand des Leitungsbands L zu dem Valenzband V im aktiven Bereich 5 im Randbereich 6 vorgegeben. Das
Valenzband V im Innenbereich 7 ist mit dem Valenzband V im Randbereich 6 kontinuierlich verbunden. Weiterhin ist das Leitungsband L im Innenbereich 7 mit dem Leitungsband L im Randbereich 6 kontinuierlich verbunden.
Die erste Bandlücke 8 ist hier in etwa 80 meV größer als die die zweite Bandlücke 9. Weiterhin ist eine Breite 14 des Randbereichs 6 des Halbleiterkörpers 2 in etwa 1 pm.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2019 117 207.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind.
Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren
beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere 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 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.
Bezugszeichenliste
1 Leuchtdiodenchip
2 Halbleiterkörper
2a Seitenfläche des Halbleiterkörpers
2b Deckfläche des Halbleiterkörpers 2c Bodenfläche des Halbleiterkörpers
3 erste Halbleiterschichtenfolge
4 zweite Halbleiterschichtenfolge
5 aktiver Bereich
6 Randbereich
7 Innenbereich
8 erste Bandlücke
9 zweite Bandlücke
10 erste Punktdefektdichte
11 zweite Punktdefektdichte
12 Elektronen
13 Löcher
14 Breite des Randbereichs
15 erste Schicht
16 zweite Schicht
17 erste Kontaktschicht
18 zweite Kontaktschicht
V Valenzband
L Leitungsband

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtdiodenchip (1) mit:
- einem Halbleiterkörper (2), der dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, wobei
- der Halbleiterkörper (2) zumindest einen Randbereich (6) aufweist, der einen Innenbereich (7) des Halbleiterkörpers (2) in lateralen Richtungen vollständig umgibt,
- der Halbleiterkörper (2) im Randbereich (6) eine größere Bandlücke (8, 9) aufweist als im Innenbereich (7), und
- der Halbleiterkörper (2) ein
Nitridverbindungshalbleitermaterial umfasst .
2. Leuchtdiodenchip nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem
- der Halbleiterkörper (2) im Innenbereich (7) eine erste Punktdefektdichte (10) aufweist,
- der Halbleiterkörper (2) im Randbereich (6) eine zweite Punktdefektdichte (11) aufweist, und
- die erste Punktdefektdichte (10) kleiner als die zweite Punktdefektdichte (11) ist.
3. Leuchtdiodenchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- in den Halbleiterkörper (2) eingeprägte Ladungsträger (12, 13) eine mittlere freie Weglänge aufweisen,
- der Randbereich (6) des Halbleiterkörper ( 2 ) eine Breite (14) aufweist, und
- die Breite (14) des Randbereichs (6) kleiner als die mittlere freie Weglänge in lateralen Richtungen ist.
4. Leuchtdiodenchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Randbereich (6) des Halbleiterkörpers (2) eine Breite (14) von mindestens 100 Nanometern und höchstens 10 Mikrometer aufweist.
5. Leuchtdiodenchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bandlücke (8, 9) im Randbereich (6) um mindestens 50 meV bis höchstens 150 meV größer ist als im Innenbereich (7) .
6. Leuchtdiodenchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- im Innenbereich (7) eine erste Schicht (15) auf dem
Halbleiterkörper (2) angeordnet ist, und/oder
- im Randbereich (6) eine zweite Schicht (16) auf dem
Halbleiterkörper (2) angeordnet ist.
7. Leuchtdiodenchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Peakwellenlänge der elektromagnetischen
Strahlung in einem grünen Wellenlängenbereich liegt.
8. Leuchtdiodenchip nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (2) Indiumgalliumnitrid umfasst.
9. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips (1) mit den Schritten:
- Bereitstellen eines Halbleiterkörpers (2), der eine erste Halbleiterschichtenfolge (3) und eine zweite
Halbleiterschichtenfolge (4) umfasst,
- Aufbringen einer ersten Schicht (15) auf einen Innenbereich (7) des Halbleiterkörpers (2),
- Aufbringen einer zweiten Schicht (16) auf einen Randbereich (6) des Halbleiterkörpers (2), und
- Erhitzen des Halbleiterkörpers (2) mit der ersten Schicht (15) und der zweiten Schicht (16), derart, dass eine erste Punktdefektdichte im Halbleiterkörper (2) mit der ersten Schicht (15) kleiner ist als eine zweite Punktdefektdichte im Halbleiterkörper (2) mit der zweiten Schicht (16), wobei
- der Halbleiterkörper (2) ein
Nitridverbindungshalbleitermaterial umfasst .
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei die zweite Schicht (16) auf den Seitenflächen der
Halbleiterkörper (2) aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei
- die erste Schicht (15) ein erstes halbleitendes Material umfasst,
- die zweite Schicht (16) ein erstes halbleitendes Material und ein zweites metallisches Material umfasst.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei das zweite metallische Material Molybdän ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
wobei die erste Schicht (15) und/oder die zweite Schicht (16) nach dem Erhitzen des Halbleiterkörpers (2) entfernt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
wobei eine Temperatur des Halbleiterkörpers (2) mit der ersten Schicht (15) und der zweiten Schicht (16) beim
Erhitzen höchstens 1000 °C ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
wobei ein Leuchtdiodenchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt wird.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010026518A1 (de) * 2010-07-08 2012-01-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiodenchip und Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips
US8846508B1 (en) * 2013-07-15 2014-09-30 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method of implanting high aspect ratio features

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6035736B2 (ja) * 2011-10-26 2016-11-30 ソニー株式会社 発光素子およびその製造方法、並びに発光装置
US9484492B2 (en) * 2015-01-06 2016-11-01 Apple Inc. LED structures for reduced non-radiative sidewall recombination

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010026518A1 (de) * 2010-07-08 2012-01-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Leuchtdiodenchip und Verfahren zur Herstellung eines Leuchtdiodenchips
US8846508B1 (en) * 2013-07-15 2014-09-30 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method of implanting high aspect ratio features

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