WO2021110585A1 - Radiation-emitting semiconductor chip - Google Patents

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WO2021110585A1
WO2021110585A1 PCT/EP2020/083888 EP2020083888W WO2021110585A1 WO 2021110585 A1 WO2021110585 A1 WO 2021110585A1 EP 2020083888 W EP2020083888 W EP 2020083888W WO 2021110585 A1 WO2021110585 A1 WO 2021110585A1
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blocking layer
radiation
layer
semiconductor chip
emitting semiconductor
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Stefan HECKELMANN
Andreas LEX
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Definitions

  • a radiation-emitting semiconductor chip is specified.
  • a radiation-emitting semiconductor chip with improved aging stability is to be specified.
  • the radiation-emitting semiconductor chip comprises an epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence is generally grown epitaxially on a growth substrate.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence comprises a multiplicity of epitaxial individual layers or consists of a multiplicity of epitaxial individual layers which are stacked on top of one another in a stacking direction.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence has, for example, a thickness between 200 nanometers and 8000 nanometers inclusive.
  • the growth substrate of the epitaxial semiconductor layer sequence is preferably no longer encompassed by the radiation-emitting semiconductor chip.
  • the radiation-emitting Semiconductor chip then preferably a carrier which is attached to the epitaxial semiconductor layer sequence with a joining layer, for example a solder.
  • the first conductivity type is preferably electron conductive. Accordingly, the first doped region is preferably n-doped. However, it is also possible for the first doped region to be p-doped and thus to be hole-conducting.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence comprises a second doped region of a second conductivity type.
  • the second conductivity type is different from the first conductivity type.
  • the second conductivity type is preferably hole-conducting.
  • the second doped region is preferably p-doped.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence comprises an active region which is arranged between the first doped region and the second doped region.
  • the active area is usually intrinsically doped.
  • intrinsically doped means in particular that the active region is not specifically provided with doping.
  • the active region generally has one Background doping due to impurities that cannot be avoided.
  • the active area is set up to generate electromagnetic radiation during operation.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence comprises at least one first blocking layer which is arranged in the first doped region and is doped in accordance with the first conductivity type.
  • the first blocking layer is preferably n-doped when the first doped region is n-doped. If the first doped region is p-doped, then the first blocking layer is also preferably p-doped.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence comprises at least one second blocking layer, which is arranged in the second doped region and is doped in accordance with the second conductivity type.
  • the second blocking layer is preferably n-doped when the second doped region is n-doped. If the second doped region is p-doped, then the second blocking layer is also preferably p-doped.
  • the blocking layers are not necessarily formed from a single single layer. Rather, it is also possible that the blocking layers are each formed from a multiplicity of individual layers which at least partially differ from one another, for example with regard to their material composition.
  • the first Blocking layer and / or the second blocking layer a migration of crystal defects into the active area at least.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer preferably prevent the migration of crystal defects into the active region, particularly preferably completely.
  • crystal defects denotes in particular crystal defects, such as lattice defects in the crystal structure of the epitaxial semiconductor layer sequence. This includes, for example, point defects and line defects, such as one-dimensional or two-dimensional dislocations. Crystal defect "meant.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer preferably serves as a diffusion barrier for the crystal defects.
  • the crystal defects can particularly preferably be localized in the respective doped region of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the first region is n-doped and the second region is p-doped, or vice versa.
  • only the n-doped region comprises an n-doped blocking layer, while the p-doped region is free of a blocking layer.
  • an n- doped blocking layer in the n-doped area is suitable for preventing migration of crystal defects.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer preferably has a thickness that is at least 1 nanometer.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer particularly preferably has a thickness that is at least 3.5 nanometers.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer are formed in a tensioned manner.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer is tensilely braced or compressively braced.
  • a tensile tensioned blocking layer arises during the epitaxial growth of the blocking layer when the intrinsic lattice constant of the material of the blocking layer is smaller than the lattice constant of the material directly beneath it in the growth plane.
  • the first blocking layer is epitaxially grown on the material of the first doped region, the material of the first blocking layer having a smaller intrinsic lattice constant than the material of the first doped region in the growth plane, then the finished first blocking layer is tensilely braced against the first doped region.
  • the second blocking layer is epitaxially grown on the material of the first doped region, the material of the first blocking layer having a smaller intrinsic lattice constant than the material of the first doped region in the growth plane, then the finished first blocking layer is tensilely braced against the first doped region. The same applies equivalently to the second blocking layer.
  • a compressively stressed blocking layer arises during the epitaxial growth of the blocking layer when the intrinsic lattice constant of the blocking layer is greater as the lattice constant of the material directly below in the growth plane. If the first blocking layer is epitaxially grown on the material of the first doped region, the material of the first blocking layer having a greater intrinsic lattice constant than the material of the first doped region in the growth plane, then the finished first blocking layer is compressively tensioned against the first doped region. The same applies equivalently to the second blocking layer.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer is not set up to generate electromagnetic radiation.
  • the first blocking layer is preferably arranged within the first doped region in such a way that only a few or no minority charge carriers, that is to say charge carriers of the second conductivity type, can reach the first blocking layer.
  • the first blocking layer is particularly preferably at a distance of at least 50 nanometers from the active area. In this way it is generally possible to prevent generation of radiation within the first blocking layer.
  • the second blocking layer is also particularly preferably arranged within the second doped region in such a way that only a few or no minority charge carriers, that is to say charge carriers of the first conductivity type, can reach the second blocking layer.
  • the first blocking layer is particularly preferably at a distance of at least 50 nanometers from the active area.
  • the epitaxial one is particularly preferably based
  • Materials of the material system of arsenide compound semiconductor containing arsenic such as the materials from the system In x Al y Ga z P xy ASI z with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 0.02, x + y ⁇ 1.
  • Active areas that are based on materials of the material system of the arsenide compound semiconductors or consist of such materials are usually set up to generate electromagnetic radiation from the red to infrared spectral range.
  • a band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence can be changed, while an intrinsic lattice constant of the epitaxial semiconductor layer sequence is changed only insignificantly.
  • An increase in the aluminum content leads to a larger band gap and to an insignificant change in the intrinsic lattice constant.
  • a variation of the indium content that is to say the value of x, leads to a change in the band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence and to a change in the intrinsic lattice constant.
  • An increase in the indium content leads to a smaller band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence and to a larger intrinsic lattice constant of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • tensioning of the blocking layer can thus be set.
  • the aluminum content of the first blocking layer and / or the second blocking layer is particularly preferably selected so that the band gap of the first blocking layer and / or the second blocking layer is greater than the photon energy of the electromagnetic radiation emitted by the active area and / or the second blocking layer is designed to be transparent to the electromagnetic radiation of the active region.
  • a variation of the phosphorus content that is to say the value of z, leads to a change in the band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence and to a change in the intrinsic lattice constant.
  • An increase in the phosphorus content leads to a larger band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence and to a smaller intrinsic lattice constant of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence is based on materials of the material system of the phosphide compound semiconductors or consists of materials of the material system of the phosphide compound semiconductors.
  • Materials of the material system of the phosphide compound semiconductors contain phosphorus, like the materials from the system
  • Compound semiconductors based or consist of such materials are usually set up to generate electromagnetic radiation from the red to green spectral range.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer is formed from one or more materials of a material system that is different from the material system of the materials of the remaining epitaxial semiconductor layer sequence. Due to the different properties of different material systems, blocking layers can advantageously be achieved that effectively prevent the migration of crystal defects into the active area.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer is formed from one or more materials of the material system of the phosphide compound semiconductors, while the remaining epitaxial semiconductor layer sequence is formed from one or more materials of the material system of the arsenide compound semiconductors.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence is formed entirely from materials from the material system of the arsenide compound semiconductors.
  • all layers of the epitaxial semiconductor layer sequence have an arsenide compound semiconductor material or consist of an arsenide compound semiconductor material.
  • the Blockage layers of one or more materials from the material system of the arsenide compound semiconductor have an arsenide compound semiconductor material or consist of an arsenide compound semiconductor material.
  • the first blocking layer and the second blocking layer are of identical design, except for the doping.
  • the first blocking layer and the second blocking layer are particularly preferably designed to be identical with regard to their composition, their thickness and / or the number or configuration of their individual layers.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer at least one compressively stressed indium-containing single layer of the material system In x Al y Ga xy ASI z P z with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer has at least one tensile-stressed phosphorus-containing single layer of the material system In x Al y Ga xy ASI z P z with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 0.2, x + y ⁇ 1 or is formed from such a single layer.
  • the active region is a single layer sequence with individual layers, which, for each of a material from the material system In x Al y Ga x y ASI z P with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1 , 0 ⁇ z ⁇ 0.2, x + y ⁇ 1 have or consist of such a material. It is also possible for the active area to consist of such an individual layer sequence.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer have, for example, a sequence of individual layers that is similar to the sequence of individual layers of the active area, except for the doping, aluminum content, indium content and / or phosphorus content of the individual layers.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer preferably have a sequence of individual layers which is designed in the same way as the sequence of individual layers of the active region except for the doping and the ratio of aluminum content to gallium content.
  • the individual layer sequences of the first blocking layer and / or the second blocking layer differ only in the aluminum content of the individual layers, while the indium content and the phosphorus content are also the same.
  • the sequence of individual layers of the first blocking layer and / or the second blocking layer is designed to be identical, in particular with regard to the thickness, number and arrangement of the individual layers.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer are doped according to the first conductivity type and / or the second conductivity type, in contrast to the active region, which is designed to be intrinsically doped.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer consists of a single layer, which is designed in the same way as one of the single layers of the active region except for the doping and / or the layer thickness and / or the ratio of aluminum content to gallium content.
  • the active region has a single layer sequence which has a multiplicity of quantum film layers and a multiplicity
  • the quantum film barrier layers are particularly preferably designed to be braced relative to the quantum film layers.
  • the quantum well layers and the quantum barrier layers have, in this embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip materials from the material system In x Al y Ga x y ASI z P z with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 0.2 , x + y ⁇ 1.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer have, for example, a sequence of individual layers that is similar to the sequence of individual layers of the active area, except for the doping, aluminum content, indium content and / or phosphorus content of the individual layers.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer preferably have a sequence of individual layers which is designed in the same way as the sequence of individual layers of the active region except for the doping and the ratio of aluminum content to gallium content. It is particularly preferred that the individual layer sequences of the first blocking layer and / or the second blocking layer differ only in terms of Aluminum content of the individual layers, while the indium content and the phosphorus content are also the same.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer consists of a single layer that is more compressively stressed than the most compressively stressed individual layer of the active area or is more tensile stressed than the most tensilely stressed individual layer of the active Area.
  • the active area has an individual layer sequence with individual layers, each of which comprises a material from the material system In x Al y Gai- xy As with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, x + y ⁇ 1 exhibit.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer has a single layer sequence which has an indium content and a thickness like the single layer sequence of the active area. This makes it easier to control the
  • the ratio of In to In + Al + Ga is between 8.5% and 9% inclusive.
  • the thickness of the first blocking layer and / or the second blocking layer is approximately 4 nanometers, for example.
  • the ratio of Al to Ga in the first blocking layer and / or second preferably differs from the ratio of Al to Ga in the individual layer sequence of the active region.
  • the gallium content in the first blocking layer and / or the second blocking layer is preferably lower than in the active area. So can the absorption of electromagnetic radiation in the first blocking layer and / or the second blocking layer can be reduced.
  • the sum of the gallium content and aluminum content in the first blocking layer and / or the second blocking layer is preferably equal to the sum of the gallium content and aluminum content in the active region. In other words, some of the gallium in the first blocking layer and / or the second blocking layer is replaced by aluminum compared to the active area.
  • the active region has an indium content of at least 13%. Aging of the radiation-emitting semiconductor chip can also be reduced in this way.
  • the radiation-emitting semiconductor chip comprises a reflective layer which is arranged on a first main surface of the epitaxial semiconductor layer sequence, the first main surface of the epitaxial semiconductor layer sequence facing away from a main surface of the semiconductor chip that emits radiation during operation.
  • the reflective layer is preferably designed to be specularly reflective at least for the electromagnetic radiation generated in the active region.
  • the reflective layer preferably does not completely cover the first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence has a recess starting from the first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the recess breaks through the first blocking layer or the second blocking layer.
  • the radiation-emitting semiconductor chip comprises a first electrical contact structure for impressing charge carriers into the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the first electrical contact structure is preferably arranged on a second main area of the epitaxial semiconductor layer sequence, which is opposite the first main area.
  • the recess and the first contact structure preferably overlap in plan view.
  • the radiation-emitting semiconductor chip comprises a second electrical contact structure for impressing charge carriers into the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the second electrical contact structure is preferably arranged on the first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence.
  • the second contact structure has a multiplicity of contact points or is formed from a multiplicity of contact points.
  • the contact structure it is also possible for the contact structure to be designed as a layer. If the first main area has a reflective layer, this is preferably only applied in areas of the first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence which are free from the second contact structure.
  • the radiation-emitting semiconductor chip comprises a
  • Antireflection layer and / or a light coupling-out layer the main area that emits radiation during operation.
  • the light coupling-out layer is, for example, roughened.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is, for example, a laser or a light-emitting diode.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is provided and set up to be used in a device for iris recognition, in a device for driver monitoring or in the sensor area.
  • the radiation-emitting semiconductor chip is based, inter alia, on the idea of providing a first blocking layer and / or a second blocking layer within the epitaxial semiconductor layer sequence, which at least reduces migration of crystal defects into the active region.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer particularly preferably prevents the migration of crystal defects in the active region.
  • crystal defects within the active area it is possible that less electromagnetic radiation is generated. If the crystal defects are macroscopically unevenly distributed or even localized in plan view, then dark areas, lines or points can form in the luminous image of the radiation-emitting semiconductor chip.
  • the crystal defects can serve as non-radiating recombination centers in the active area, so that a loss channel is created for the recombination of introduced charge carriers.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer can Crystal defects in the active area can be reduced with advantage. This leads to a higher aging stability of the radiation-emitting semiconductor chip.
  • the first blocking layer and / or the second blocking layer preferably have similar or identical properties to the active area. If crystal defects are captured or retained by the active area, they are usually also advantageously captured by blocking layers which have the same or similar properties as the active area.
  • FIGS. 1 to 4 each show a schematic sectional illustration of a radiation-emitting semiconductor chip in accordance with an exemplary embodiment.
  • the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1 comprises an epitaxial semiconductor layer sequence 7.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence 7 is formed entirely from epitaxially grown semiconductor layers.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence 7 is formed from materials of the material system of the arsenide compound semiconductors.
  • the materials of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 obey the following formula: In x Al y Ga z P xy ASI z with 0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ z ⁇ 0.02, x + y ⁇ 1.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence 7 comprises a first doped region 2 and a second doped region 3.
  • An active region 1, which is set up to generate electromagnetic radiation, is arranged between the first doped region 2 and the second doped region 3.
  • the active area 1 generates red to infrared electromagnetic radiation when the radiation-emitting semiconductor chip is in operation.
  • the active area 1 is not specifically doped. In other words, the active region 1 is only intrinsically doped.
  • the active region 1 comprises a single layer sequence 15 with a multiplicity of single layers 16.
  • the single layers 16 are designed as quantum film layers 18 and quantum film barrier layers 19.
  • the quantum film layers 18 and the quantum film barrier layers 19 are arranged alternately with one another within the individual layer sequence 16 of the active region 1.
  • the first doped region 2 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 of the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1 has a first blocking layer 5 which is suitable for the migration of crystal defects 4 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 through the first blocking layer 5 to suppress through and thus to prevent the crystal defects 4 from getting into the active region 1.
  • the second doped region 3 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 of the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1 has a second blocking layer 6.
  • the second blocking layer 6 is also suitable for suppressing the migration of crystal defects 4 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 through the second blocking layer 6 and thus preventing the crystal defects 4 from migrating into the active region 1.
  • the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are embodied in the present case in a doped manner.
  • the first doped region 2 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 and the first blocking layer 5 are in the present case n-doped, while the second doped region 3 and the second blocking layer 6 are p-doped.
  • the first blocking layer 5 and / or the second blocking layer 6 are formed from materials of the same material system as the remaining epitaxial semiconductor layer sequence 7, that is to say from materials of the material system of the arsenide compound semiconductors.
  • the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are embodied in the present case in the same way except for the doping.
  • the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are embodied in the same way as the active area 1 except for the doping and the aluminum content.
  • the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are each made of one Single layer sequence 17 formed which the
  • Individual layer sequence 15 of the active region 1 corresponds to, except for the doping and the aluminum content.
  • the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6, like the active region 1, are each composed of a single layer sequence 17 composed of alternately arranged quantum film layers 18 and
  • Quantum film barrier layers 19 are formed and differ from the quantum film layers 18 and the quantum film barrier layers 19 of the individual layer sequence 15 of the active region 1 only in terms of the doping and the aluminum content.
  • the aluminum content of the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 is greater than the aluminum content of the active area 1. In this way, the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are permeable to the electromagnetic radiation that occurs during operation of the radiation-emitting semiconductor chip the active area 1 is generated.
  • a first main area 22 of the radiation-emitting semiconductor chip that emits radiation during operation has a coupling-out layer 13.
  • the coupling-out layer 13 is a roughening.
  • the coupling-out layer 13 can, however, also have a different structure.
  • the coupling-out layer 13 can also be designed to be antireflective.
  • a first main area 20 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 is provided with a recess 14 in the present case.
  • the recess 14 improves the Current impression in the epitaxial semiconductor layer sequence 7.
  • the recess 14 reduces the thickness of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 in the area of the first contact structure 11 and thus leads to an advantageous charge carrier distribution in the epitaxial semiconductor layer sequence 7, in which the generation of electromagnetic radiation in the part of the active area 1 which overlaps with the first contact structure 11 in plan view is reduced.
  • the first main area 20 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 furthermore comprises a reflective layer 12.
  • the reflective layer 12 is set up to direct electromagnetic radiation of the active region 1 to the radiation-emitting main area 22 of the radiation-emitting semiconductor chip and thus to increase its efficiency.
  • a first contact structure 11 is furthermore arranged, which overlaps with the recess 14 in plan view.
  • the first contact structure 11 is designed, for example, as a contact finger and is suitable for impressing charge carriers into the epitaxial semiconductor layer sequence 7.
  • a second contact structure 10 which is suitable for impressing charge carriers in the epitaxial semiconductor layer sequence 7 during operation of the radiation-emitting semiconductor chip, is applied to the first main surface 20 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7.
  • the second contact structure 10 is made up of contact points educated.
  • the reflective layer 12 is only formed between the contact points of the second contact structure 10.
  • the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1 comprises a carrier 8 which is fastened to the epitaxial semiconductor layer sequence 7 with a joining layer 9, for example a metal layer.
  • the carrier 8 is attached to the epitaxial semiconductor layer sequence 7 with the aid of eutectic bonding.
  • the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 2 in contrast to the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1, has an epitaxial semiconductor layer sequence 7, the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 of which are formed from a semiconductor material that is different from the semiconductor material of the remaining epitaxial Semiconductor layer sequence 7 is different.
  • the epitaxial semiconductor layer sequence 7 comprises materials from the material system of the arsenide compound semiconductors.
  • the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are formed from one or more materials of the material system of the phosphide compound semiconductors.
  • the second blocking layer 6 is in this way within the second doped region 3 arranged so that the second blocking layer 6 is broken through by the recess 14.
  • the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 3 has a first blocking layer 5 and a second blocking layer 6, each of which is only formed from a single stressed individual layer 16.
  • the individual layer 16 here also has a material from the material system of the arsenide compound semiconductors.
  • the first blocking layer 5 and / or the second blocking layer 6 is designed to be tensile or compressively stressed.
  • the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 4 has only a first n-doped blocking layer 5, which is arranged in a first n-doped region 2.
  • the first n-doped blocking layer 5 of the radiation-emitting semiconductor chip in accordance with the exemplary embodiment in FIG. 4 is formed, for example, from GaInP, which is grown epitaxially on a gallium arsenide substrate in a lattice-matched manner.
  • the first blocking layer 5 in the first n-doped region 2 AlGalnAs with a Has indium content of at least 2.5% or consists of such a material can be at least 7%.
  • the n-doped first blocking layer 5 consists of AlGalnAs or has this material and, within the scope of the process fluctuations and setting accuracy, has the same indium content as the active area 1. To avoid absorption of electromagnetic radiation that occurs in the active area 1 is generated, however, part of the gallium is replaced by aluminum.
  • a thickness of the first n-doped blocking layer 5 is equal to a thickness of an individual layer sequence 15 comprising the active region 1.
  • the second contact structure 10 is designed as a thin contact layer in the present exemplary embodiment.
  • the second contact structure 10 is formed from a transparent conductive oxide (TCO for short).

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Abstract

The invention relates to a radiation-emitting semiconductor chip having an epitaxial semiconductor layer sequence (7), which comprises the following features: • - a first doped region (2) of a first conductance type, • - a second doped region (3) of a second conductance type, • - an active region (1) which is arranged between the first doped region (2) and the second doped region (3) and which is designed to generate electromagnetic radiation, • - at least one first blockade layer (5) which is arranged in the first doped region (2) and is doped according to the first conductance type, and/or • - at least one second blockage layer (6) which is arranged in the second doped region (3) and is doped according to the second conductance type, wherein • - the first blockade layer (5) and/or the second blockade layer (6) at least reduce(s) a migration of crystal defects (4) in the active region (1).

Description

Beschreibung description
STRAHLUNGSEMITTIERENDER HALBLEITERCHIP RADIATION EMITTING SEMI-CONDUCTOR CHIP
Es wird ein strahlungsemittierender Halbleiterchip angegeben. A radiation-emitting semiconductor chip is specified.
Es soll ein strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer verbesserten Alterungsstabilität angegeben werden. A radiation-emitting semiconductor chip with improved aging stability is to be specified.
Diese Aufgabe wird durch einen strahlungsemittierenden Halbleiterchip mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a radiation-emitting semiconductor chip with the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Advantageous embodiments and developments of the radiation-emitting semiconductor chip are the subject matter of the dependent claims.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge ist in der Regel epitaktisch auf einem Wachstumssubstrat gewachsen. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge umfasst eine Vielzahl epitaktischer Einzelschichten oder besteht aus einer Vielzahl epitaktischer Einzelschichten, die in einer Stapelrichtung übereinandergestapelt sind. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge weist beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 200 Nanometer und 8000 Nanometer auf. According to one embodiment, the radiation-emitting semiconductor chip comprises an epitaxial semiconductor layer sequence. The epitaxial semiconductor layer sequence is generally grown epitaxially on a growth substrate. The epitaxial semiconductor layer sequence comprises a multiplicity of epitaxial individual layers or consists of a multiplicity of epitaxial individual layers which are stacked on top of one another in a stacking direction. The epitaxial semiconductor layer sequence has, for example, a thickness between 200 nanometers and 8000 nanometers inclusive.
Bevorzugt ist das Aufwachssubstrat der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge von dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip nicht mehr umfasst. Zur mechanischen Stabilisierung umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip dann bevorzugt einen Träger, der mit einer Fügeschicht, beispielsweise einem Lot, an der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge befestigt ist. The growth substrate of the epitaxial semiconductor layer sequence is preferably no longer encompassed by the radiation-emitting semiconductor chip. For mechanical stabilization, the radiation-emitting Semiconductor chip then preferably a carrier which is attached to the epitaxial semiconductor layer sequence with a joining layer, for example a solder.
Gemäß einer Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst die epitaktischeAccording to one embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the epitaxial
Halbleiterschichtenfolge einen ersten dotierten Bereich eines ersten Leitfähigkeitstyps. Der erste Leitfähigkeitstyp ist bevorzugt elektronenleitend. Dementsprechend ist der erste dotierte Bereich bevorzugt n-dotiert. Es ist aber auch möglich, dass der erste dotierte Bereich p-dotiert und damit lochleitend ausgebildet ist. Semiconductor layer sequence a first doped region of a first conductivity type. The first conductivity type is preferably electron conductive. Accordingly, the first doped region is preferably n-doped. However, it is also possible for the first doped region to be p-doped and thus to be hole-conducting.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst die epitaktische Halbleiterschichtenfolge einen zweiten dotierten Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps. Der zweite Leitfähigkeitstyp ist von dem ersten Leitfähigkeitstyp verschieden. Der zweite Leitfähigkeitstyp ist bevorzugt lochleitend. Dementsprechend ist der zweite dotierte Bereich bevorzugt p-dotiert. Es ist aber auch möglich, dass der zweite dotierte Bereich n-dotiert und damit elektronenleitend ausgebildet ist. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the epitaxial semiconductor layer sequence comprises a second doped region of a second conductivity type. The second conductivity type is different from the first conductivity type. The second conductivity type is preferably hole-conducting. Accordingly, the second doped region is preferably p-doped. However, it is also possible for the second doped region to be n-doped and thus designed to be electron-conducting.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst die epitaktische Halbleiterschichtenfolge einen aktiven Bereich, der zwischen dem ersten dotierten Bereich und dem zweiten dotierten Bereich angeordnet ist. Der aktive Bereich ist in der Regel intrinsisch dotiert. Mit dem Begriff „intrinsisch dotiert" ist vorliegend insbesondere gemeint, dass der aktive Bereich nicht gezielt mit einer Dotierung versehen ist. Allerdings weist der aktive Bereich in der Regel eine Hintergrunddotierung aufgrund von Verunreinigungen auf, die sich nicht vermeiden lassen. Der aktive Bereich ist dazu eingerichtet, im Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen . According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the epitaxial semiconductor layer sequence comprises an active region which is arranged between the first doped region and the second doped region. The active area is usually intrinsically doped. In the present case, the term “intrinsically doped” means in particular that the active region is not specifically provided with doping. However, the active region generally has one Background doping due to impurities that cannot be avoided. The active area is set up to generate electromagnetic radiation during operation.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die epitaktische Halbleiterschichtenfolge mindestens eine erste Blockadeschicht, die im ersten dotierten Bereich angeordnet ist und entsprechend dem ersten Leitfähigkeitstyp dotiert ist. Mit anderen Worten ist die erste Blockadeschicht bevorzugt n-dotiert, wenn der erste dotierte Bereich n- dotiert ist. Ist der erste dotierte Bereich p-dotiert, so ist auch die erste Blockadeschicht bevorzugt p-dotiert. In accordance with a further embodiment, the epitaxial semiconductor layer sequence comprises at least one first blocking layer which is arranged in the first doped region and is doped in accordance with the first conductivity type. In other words, the first blocking layer is preferably n-doped when the first doped region is n-doped. If the first doped region is p-doped, then the first blocking layer is also preferably p-doped.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips umfasst die epitaktische Halbleiterschichtenfolge mindestens eine zweite Blockadeschicht, die im zweiten dotierten Bereich angeordnet ist und entsprechend dem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiert ist. Mit anderen Worten ist die zweite Blockadeschicht bevorzugt n-dotiert, wenn der zweite dotierte Bereich n- dotiert ist. Ist der zweite dotierte Bereich p-dotiert, so ist auch die zweite Blockadeschicht bevorzugt p-dotiert. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the epitaxial semiconductor layer sequence comprises at least one second blocking layer, which is arranged in the second doped region and is doped in accordance with the second conductivity type. In other words, the second blocking layer is preferably n-doped when the second doped region is n-doped. If the second doped region is p-doped, then the second blocking layer is also preferably p-doped.
Die Blockadeschichten sind nicht notwendigerweise aus einer einzigen Einzelschicht gebildet. Vielmehr ist es auch möglich, dass die Blockadeschichten jeweils aus einer Vielzahl an Einzelschichten gebildet ist, die sich zumindest teilweise voneinander unterscheiden, etwa hinsichtlich ihrer MaterialZusammensetzung . The blocking layers are not necessarily formed from a single single layer. Rather, it is also possible that the blocking layers are each formed from a multiplicity of individual layers which at least partially differ from one another, for example with regard to their material composition.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips verringern die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht eine Migration von Kristalldefekten in den aktiven Bereich zumindest. Bevorzugt verhindern die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht die Migration von Kristalldefekten in den aktiven Bereich, besonders bevorzugt vollständig . According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first Blocking layer and / or the second blocking layer, a migration of crystal defects into the active area at least. The first blocking layer and / or the second blocking layer preferably prevent the migration of crystal defects into the active region, particularly preferably completely.
Mit dem Begriff „Kristalldefekte" sind vorliegend insbesondere Kristallbaufehler, wie Gitterdefekte in der Kristallstruktur der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge, bezeichnet. Hierunter fallen beispielsweise Punktdefekte und Liniendefekte, wie eindimensionale oder zweidimensionale Versetzungen. Weiterhin sind aber auch Abweichungen in der Zusammensetzung der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge mit dem Begriff „Kristalldefekt" gemeint. In the present case, the term “crystal defects” denotes in particular crystal defects, such as lattice defects in the crystal structure of the epitaxial semiconductor layer sequence. This includes, for example, point defects and line defects, such as one-dimensional or two-dimensional dislocations. Crystal defect "meant.
Die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht dient bevorzugt als Diffusionsbarriere für die Kristalldefekte. Mit Hilfe der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht können die Kristalldefekte besonders bevorzugt im jeweiligen dotierten Bereich der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge lokalisiert werden. The first blocking layer and / or the second blocking layer preferably serves as a diffusion barrier for the crystal defects. With the aid of the first blocking layer and / or the second blocking layer, the crystal defects can particularly preferably be localized in the respective doped region of the epitaxial semiconductor layer sequence.
Bei dem vorliegenden Halbleiterchip sind entweder der erste Bereich n-dotiert und der zweite Bereich p-dotiert ausgebildet oder umgekehrt. In the present semiconductor chip, either the first region is n-doped and the second region is p-doped, or vice versa.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst lediglich der n-dotierte Bereich eine n-dotierte Blockadeschicht, während der p-dotierte Bereich frei ist von einer Blockadeschicht. Insbesondere eine n- dotierte Blockadeschicht im n-dotierten Bereich ist dazu geeignet, eine Migration von Kristalldefekten zu verhindern. According to a particularly preferred embodiment of the semiconductor chip, only the n-doped region comprises an n-doped blocking layer, while the p-doped region is free of a blocking layer. In particular an n- doped blocking layer in the n-doped area is suitable for preventing migration of crystal defects.
Bevorzugt weist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht eine Dicke auf, die mindestens 1 Nanometer beträgt. Besonders bevorzugt weist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht eine Dicke auf, die mindestens 3,5 Nanometer beträgt. The first blocking layer and / or the second blocking layer preferably has a thickness that is at least 1 nanometer. The first blocking layer and / or the second blocking layer particularly preferably has a thickness that is at least 3.5 nanometers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht verspannt ausgebildet. Beispielsweise ist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht tensil verspannt oder kompressiv verspannt ausgebildet. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and / or the second blocking layer are formed in a tensioned manner. For example, the first blocking layer and / or the second blocking layer is tensilely braced or compressively braced.
Eine tensil verspannte Blockadeschicht entsteht beim epitaktischen Wachstum der Blockadeschicht, wenn die intrinsische Gitterkonstante des Materials der Blockadeschicht kleiner ist als die Gitterkonstante des direkt darunterliegenden Materials in der Wachstumsebene.A tensile tensioned blocking layer arises during the epitaxial growth of the blocking layer when the intrinsic lattice constant of the material of the blocking layer is smaller than the lattice constant of the material directly beneath it in the growth plane.
Wird die erste Blockadeschicht auf dem Material des ersten dotierten Bereichs epitaktisch gewachsen, wobei das Material der ersten Blockadeschicht eine kleinere intrinsische Gitterkonstante aufweist als das Material des ersten dotierten Bereichs in der Wachstumsebene, so ist die fertige erste Blockadeschicht tensil gegen den ersten dotierten Bereich verspannt. Das Gleiche gilt äquivalent für die zweite Blockadeschicht . If the first blocking layer is epitaxially grown on the material of the first doped region, the material of the first blocking layer having a smaller intrinsic lattice constant than the material of the first doped region in the growth plane, then the finished first blocking layer is tensilely braced against the first doped region. The same applies equivalently to the second blocking layer.
Eine kompressiv verspannte Blockadeschicht entsteht beim epitaktischen Wachstum der Blockadeschicht, wenn die intrinsische Gitterkonstante der Blockadeschicht größer ist als die Gitterkonstante des direkt darunterliegenden Materials in der Wachstumsebene. Wird die erste Blockadeschicht auf dem Material des ersten dotierten Bereichs epitaktisch gewachsen, wobei das Material der ersten Blockadeschicht eine größere intrinsische Gitterkonstante aufweist als das Material des ersten dotierten Bereichs in der Wachstumsebene, so ist die fertige erste Blockadeschicht kompressiv gegen den ersten dotierten Bereich verspannt. Das Gleiche gilt äquivalent für die zweite Blockadeschicht. A compressively stressed blocking layer arises during the epitaxial growth of the blocking layer when the intrinsic lattice constant of the blocking layer is greater as the lattice constant of the material directly below in the growth plane. If the first blocking layer is epitaxially grown on the material of the first doped region, the material of the first blocking layer having a greater intrinsic lattice constant than the material of the first doped region in the growth plane, then the finished first blocking layer is compressively tensioned against the first doped region. The same applies equivalently to the second blocking layer.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht nicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet. Insbesondere ist die erste Blockadeschicht bevorzugt derart innerhalb des ersten dotierten Bereichs angeordnet, dass nur wenige oder keine Minoritätsladungsträger, das heißt Ladungsträger des zweiten Leitfähigkeitstyps, zur ersten Blockadeschicht gelangen können. Besonders bevorzugt weist die erste Blockadeschicht einen Abstand von mindestens 50 Nanometer zum aktiven Bereich auf. Auf diese Art und Weise ist es in der Regel möglich, eine Strahlungserzeugung innerhalb der ersten Blockadeschicht zu verhindern. According to a particularly preferred embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and / or the second blocking layer is not set up to generate electromagnetic radiation. In particular, the first blocking layer is preferably arranged within the first doped region in such a way that only a few or no minority charge carriers, that is to say charge carriers of the second conductivity type, can reach the first blocking layer. The first blocking layer is particularly preferably at a distance of at least 50 nanometers from the active area. In this way it is generally possible to prevent generation of radiation within the first blocking layer.
Auch die zweite Blockadeschicht ist insbesondere bevorzugt derart innerhalb des zweiten dotierten Bereichs angeordnet, dass nur wenige oder keine Minoritätsladungsträger, das heißt Ladungsträger des ersten Leitfähigkeitstyps, zur zweiten Blockadeschicht gelangen können. Besonders bevorzugt weist die erste Blockadeschicht einen Abstand von mindestens 50 Nanometer zum aktiven Bereich auf. Besonders bevorzugt basiert die epitaktischeThe second blocking layer is also particularly preferably arranged within the second doped region in such a way that only a few or no minority charge carriers, that is to say charge carriers of the first conductivity type, can reach the second blocking layer. The first blocking layer is particularly preferably at a distance of at least 50 nanometers from the active area. The epitaxial one is particularly preferably based
Halbleiterschichtenfolge auf Materialien des Materialsystems der Arsenid-Verbindungshalbleiter oder ist aus Materialien des Materialsystems der Arsenid-Verbindungshalbleiter gebildet. Materialien des Materialsystems der Arsenid- Verbindungshalbleiter enthalten Arsen, wie die Materialien aus dem System InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,02, x+y < 1. Aktive Bereiche, die auf Materialien des Materialsystems der Arsenid-Verbindungshalbleiter beruhen oder aus derartigen Materialien bestehen, sind in der Regel dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung aus dem roten bis infraroten Spektralbereich zu erzeugen. Semiconductor layer sequence on materials of the material system of the arsenide compound semiconductors or is formed from materials of the material system of the arsenide compound semiconductors. Materials of the material system of arsenide compound semiconductor containing arsenic, such as the materials from the system In x Al y Ga z P xy ASI z with 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <0.02, x + y <1. Active areas that are based on materials of the material system of the arsenide compound semiconductors or consist of such materials are usually set up to generate electromagnetic radiation from the red to infrared spectral range.
Durch Variation des Aluminiumgehalts des Arsenid- Verbindungshalbleiters , also des Wertes von y, kann eine Bandlücke der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge verändert werden, während eine intrinsische Gitterkonstante der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge nur unwesentlich verändert wird. Eine Erhöhung des Aluminiumgehalts führt zu einer größeren Bandlücke und zu einer unwesentlichen Veränderung der intrinsischen Gitterkonstante. Eine Variation des Indiumgehalts, also des Wertes von x, führt zu einer Veränderung in der Bandlücke der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und zu einer Veränderung der intrinsischen Gitterkonstante. Eine Erhöhung des Indiumgehalts führt zu einer kleineren Bandlücke der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und zu einer größeren intrinsischen Gitterkontante der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge. Mit einer Variation des Wertes x kann somit eine Verspannung der Blockadeschicht eingestellt werden. Besonders bevorzugt ist der Aluminiumgehalt der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht so gewählt, dass die Bandlücke der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht größer ist als die Photonenenergie der vom aktiven Bereich emittierten elektromagnetischen Strahlung Auf diese Art und Weise werden die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht transparent für die elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs ausgebildet. By varying the aluminum content of the arsenide compound semiconductor, ie the value of y, a band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence can be changed, while an intrinsic lattice constant of the epitaxial semiconductor layer sequence is changed only insignificantly. An increase in the aluminum content leads to a larger band gap and to an insignificant change in the intrinsic lattice constant. A variation of the indium content, that is to say the value of x, leads to a change in the band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence and to a change in the intrinsic lattice constant. An increase in the indium content leads to a smaller band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence and to a larger intrinsic lattice constant of the epitaxial semiconductor layer sequence. With a variation of the value x, tensioning of the blocking layer can thus be set. The aluminum content of the first blocking layer and / or the second blocking layer is particularly preferably selected so that the band gap of the first blocking layer and / or the second blocking layer is greater than the photon energy of the electromagnetic radiation emitted by the active area and / or the second blocking layer is designed to be transparent to the electromagnetic radiation of the active region.
Eine Variation des Phosphorgehalts, also des Wertes von z, führt zu einer Veränderung in der Bandlücke der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und zu einer Veränderung der intrinsischen Gitterkonstante. Eine Erhöhung des Phosphorgehalts führt zu einer größeren Bandlücke der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und zu einer kleineren intrinsischen Gitterkontante der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge. Mit einer Variation des Wertes z kann somit ebenfalls eine Verspannung der Blockadeschicht eingestellt werden. A variation of the phosphorus content, that is to say the value of z, leads to a change in the band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence and to a change in the intrinsic lattice constant. An increase in the phosphorus content leads to a larger band gap of the epitaxial semiconductor layer sequence and to a smaller intrinsic lattice constant of the epitaxial semiconductor layer sequence. With a variation of the value z, tension of the blocking layer can thus also be set.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die epitaktische Halbleiterschichtenfolge auf Materialien des Materialsystems der Phosphid-Verbindungshalbleiter beruht oder aus Materialien des Materialsystems der Phosphid- Verbindungshalbleiter besteht. Materialien des Materialsystems der Phosphid-Verbindungshalbleiter enthalten Phosphor, wie die Materialien aus dem System Furthermore, it is also possible that the epitaxial semiconductor layer sequence is based on materials of the material system of the phosphide compound semiconductors or consists of materials of the material system of the phosphide compound semiconductors. Materials of the material system of the phosphide compound semiconductors contain phosphorus, like the materials from the system
InxAlyGai-x-yPi-zAsz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,02 und x+y < 1. Aktive Bereiche, die auf Materialien des Materialsystems der Phosphid-Verbindungshalbleiter beruhen oder aus derartigen Materialien bestehen, sind in der Regel dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung aus dem roten bis grünen Spektralbereich zu erzeugen. In x Al y Gai- xy Pi- z As z with 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <0.02 and x + y <1. Compound semiconductors based or consist of such materials are usually set up to generate electromagnetic radiation from the red to green spectral range.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht aus einem oder mehreren Materialien eines Materialsystems gebildet, das von dem Materialsystem der Materialien der restlichen epitaktischen Halbleiterschichtenfolge verschieden ist. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften verschiedener Materialsysteme können so mit Vorteil Blockadeschichten erzielt werden, die eine Migration von Kristalldefekten in den aktiven Bereich effektiv verhindern. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and / or the second blocking layer is formed from one or more materials of a material system that is different from the material system of the materials of the remaining epitaxial semiconductor layer sequence. Due to the different properties of different material systems, blocking layers can advantageously be achieved that effectively prevent the migration of crystal defects into the active area.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht aus einem oder mehreren Materialien des Materialsystems der Phosphid- Verbindungshalbleiter gebildet, während die restliche epitaktische Halbleiterschichtenfolge aus einem oder mehreren Materialien des Materialsystem der Arsenid- Verbindungshalbleiter gebildet ist. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and / or the second blocking layer is formed from one or more materials of the material system of the phosphide compound semiconductors, while the remaining epitaxial semiconductor layer sequence is formed from one or more materials of the material system of the arsenide compound semiconductors.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ist die epitaktische Halbleiterschichtenfolge vollständig aus Materialien aus dem Materialsystem der Arsenid-Verbindungshalbleiter gebildet.According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the epitaxial semiconductor layer sequence is formed entirely from materials from the material system of the arsenide compound semiconductors.
Mit anderen Worten weisen sämtliche Schichten der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge ein Arsenid- Verbindungshalbleitermaterial auf oder bestehen aus einem Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dieser Ausführungsform weisen insbesondere auch die Blockadeschichten eines oder mehrere Materialien aus dem Materialsystem der Arsenid-Verbindungshalbleiter auf In other words, all layers of the epitaxial semiconductor layer sequence have an arsenide compound semiconductor material or consist of an arsenide compound semiconductor material. In this embodiment, in particular, the Blockage layers of one or more materials from the material system of the arsenide compound semiconductor
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips sind die erste Blockadeschicht und die zweite Blockadeschicht bis auf die Dotierung gleichartig ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die erste Blockadeschicht und die zweite Blockadeschicht hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, ihrer Dicke und/oder der Anzahl oder Ausbildung ihrer Einzelschichten gleichartig ausgebildet . According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and the second blocking layer are of identical design, except for the doping. The first blocking layer and the second blocking layer are particularly preferably designed to be identical with regard to their composition, their thickness and / or the number or configuration of their individual layers.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht zumindest eine kompressiv verspannte Indium-haltige Einzelschicht aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y <According to another embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and / or the second blocking layer at least one compressively stressed indium-containing single layer of the material system In x Al y Ga xy ASI z P z with 0 <x <1, 0 <y <
1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 auf oder ist aus einer solchen1, 0 <z <0.2, x + y <1 or is made up of such
Einzelschicht gebildet. Single layer formed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht zumindest eine tensil verspannte Phosphor-haltige Einzelschicht aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 auf oder ist aus einer solchen Einzelschicht gebildet. According to another embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and / or the second blocking layer has at least one tensile-stressed phosphorus-containing single layer of the material system In x Al y Ga xy ASI z P z with 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <0.2, x + y <1 or is formed from such a single layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der aktive Bereich eine Einzelschichtenfolge mit Einzelschichten auf, die jeweils ein Material aus dem Materialsystem InxAlyGai-x- yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 aufweisen oder aus einem solchen Material bestehen. Es ist auch möglich, dass der aktive Bereich aus einer derartigen Einzelschichtenfolge besteht. Bei dieser Ausführungsform weisen die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht beispielsweise eine Einzelschichtenfolge auf, die gleichartig zu der Einzelschichtenfolge des aktiven Bereichs ausgebildet ist, bis auf die Dotierung, den Aluminiumgehalt, den Indiumgehalt und/oder den Phosphorgehalt der Einzelschichten. Bevorzugt weisen die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht eine Einzelschichtenfolge auf, die gleichartig zu der Einzelschichtenfolge des aktiven Bereichs ausgebildet ist bis auf die Dotierung und das Verhältnis von Aluminiumgehalt zu Galliumgehalt. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Einzelschichtenfolgen der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht hierbei nur im Aluminiumgehalt der Einzelschichten, während auch der Indiumgehalt und der Phosphorgehalt gleich sind. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the active region is a single layer sequence with individual layers, which, for each of a material from the material system In x Al y Ga x y ASI z P with 0 <x <1, 0 <y <1 , 0 <z <0.2, x + y <1 have or consist of such a material. It is also possible for the active area to consist of such an individual layer sequence. In this embodiment, the first blocking layer and / or the second blocking layer have, for example, a sequence of individual layers that is similar to the sequence of individual layers of the active area, except for the doping, aluminum content, indium content and / or phosphorus content of the individual layers. The first blocking layer and / or the second blocking layer preferably have a sequence of individual layers which is designed in the same way as the sequence of individual layers of the active region except for the doping and the ratio of aluminum content to gallium content. Particularly preferably, the individual layer sequences of the first blocking layer and / or the second blocking layer differ only in the aluminum content of the individual layers, while the indium content and the phosphorus content are also the same.
Die Einzelschichtenfolge der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht ist insbesondere hinsichtlich Dicke, Anzahl und Anordnung der Einzelschichten gleichartig ausgebildet. Allerdings sind die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht gemäß dem ersten Leitfähigkeitstyp und/oder dem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiert im Unterschied zum aktiven Bereich, der intrinsisch dotiert ausgebildet ist. The sequence of individual layers of the first blocking layer and / or the second blocking layer is designed to be identical, in particular with regard to the thickness, number and arrangement of the individual layers. However, the first blocking layer and / or the second blocking layer are doped according to the first conductivity type and / or the second conductivity type, in contrast to the active region, which is designed to be intrinsically doped.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips besteht die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht aus einer Einzelschicht, die gleichartig zu einer der Einzelschichten des aktiven Bereichs ausgebildet ist bis auf die Dotierung und/oder die Schichtdicke und/oder das Verhältnis von Aluminiumgehalt zu Galliumgehalt. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and / or the second blocking layer consists of a single layer, which is designed in the same way as one of the single layers of the active region except for the doping and / or the layer thickness and / or the ratio of aluminum content to gallium content.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der aktive Bereich eine Einzelschichtenfolge auf, die eine Vielzahl an Quantenfilmschichten und eine Vielzahl anAccording to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the active region has a single layer sequence which has a multiplicity of quantum film layers and a multiplicity
Quantenfilmbarriereschichten aufweist oder aus einer Vielzahl an Quantenfilmschichten und einer Vielzahl an Quantenfilmbarriereschichten besteht, die alternierend angeordnet sind. Weiterhin ist es auch möglich, dass der aktive Bereich aus einer derartigen Einzelschichtenfolge besteht. Die Quantenfilmbarriereschichten sind besonders bevorzugt verspannt zu den Quantenfilmschichten ausgebildet. Has quantum film barrier layers or consists of a plurality of quantum film layers and a plurality of quantum film barrier layers, which are arranged alternately. Furthermore, it is also possible for the active area to consist of such an individual layer sequence. The quantum film barrier layers are particularly preferably designed to be braced relative to the quantum film layers.
Die Quantenfilmschichten und die Quantenfilmbarriereschichten weisen bei dieser Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips Materialien aus dem Materialsystem InxAlyGai-x- yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 auf.The quantum well layers and the quantum barrier layers have, in this embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip materials from the material system In x Al y Ga x y ASI z P z with 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <0.2 , x + y <1.
Bei dieser Ausführungsform weisen die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht beispielsweise eine Einzelschichtenfolge auf, die gleichartig zu der Einzelschichtenfolge des aktiven Bereichs ausgebildet ist, bis auf die Dotierung, den Aluminiumgehalt, den Indiumgehalt und/oder den Phosphorgehalt der Einzelschichten. Bevorzugt weisen die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht eine Einzelschichtenfolge auf, die gleichartig zu der Einzelschichtenfolge des aktiven Bereichs ausgebildet ist bis auf die Dotierung und das Verhältnis von Aluminiumgehalt zu Galliumgehalt. Besonders bevorzugt unterscheiden sich die Einzelschichtenfolgen der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht nur im Aluminiumgehalt der Einzelschichten, während auch der Indiumgehalt und der Phosphorgehalt gleich sind. In this embodiment, the first blocking layer and / or the second blocking layer have, for example, a sequence of individual layers that is similar to the sequence of individual layers of the active area, except for the doping, aluminum content, indium content and / or phosphorus content of the individual layers. The first blocking layer and / or the second blocking layer preferably have a sequence of individual layers which is designed in the same way as the sequence of individual layers of the active region except for the doping and the ratio of aluminum content to gallium content. It is particularly preferred that the individual layer sequences of the first blocking layer and / or the second blocking layer differ only in terms of Aluminum content of the individual layers, while the indium content and the phosphorus content are also the same.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips besteht die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht aus einer Einzelschicht, die stärker kompressiv verspannt ist als die am stärksten kompressiv verspannte Einzelschicht des aktiven Bereichs oder stärker tensil verspannt ist als die am stärksten tensil verspannte Einzelschicht des aktiven Bereichs . According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the first blocking layer and / or the second blocking layer consists of a single layer that is more compressively stressed than the most compressively stressed individual layer of the active area or is more tensile stressed than the most tensilely stressed individual layer of the active Area.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der aktive Bereich eine Einzelschichtenfolge mit Einzelschichten auf, die jeweils ein Material aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAs mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, x+y < 1 aufweisen. Hierbei weist die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht eine Einzelschichtenfolge auf, die einen Indiumgehalt und eine Dicke aufweist wie die Einzelschichtenfolge des aktiven Bereichs. Dies erleichtert die Kontrolle desAccording to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the active area has an individual layer sequence with individual layers, each of which comprises a material from the material system In x Al y Gai- xy As with 0 <x <1, 0 <y <1, x + y <1 exhibit. Here, the first blocking layer and / or the second blocking layer has a single layer sequence which has an indium content and a thickness like the single layer sequence of the active area. This makes it easier to control the
Abscheideprozesses. Beispielsweise beträgt das Verhältnis von In zu In+Al+Ga zwischen einschließlich 8,5% und einschließlich 9%. Die Dicke der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht weist beispielsweise ungefähr 4 Nanometer auf. Bevorzugt unterscheidet sich bei dieser Ausführungsform das Verhältnis von Al zu Ga in der ersten Blockadeschicht und/oder zweiten von dem Verhältnis von Al zu Ga in der Einzelschichtenfolge des aktiven Bereichs. Bevorzugt ist der Galliumgehalt in der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht geringer als in dem aktiven Bereich. So kann die Absorption von elektromagnetischer Strahlung in der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht verringert werden. Bevorzugt ist jedoch die Summe an Galliumgehalt und Aluminiumgehalt in der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht gleich zu der Summe an Galliumgehalt und Aluminiumgehalt in dem aktiven Bereich. Mit anderen Worten ist ein Teil des Galliums in der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht durch Aluminium ersetzt im Vergleich zu dem aktiven Bereich. Deposition process. For example, the ratio of In to In + Al + Ga is between 8.5% and 9% inclusive. The thickness of the first blocking layer and / or the second blocking layer is approximately 4 nanometers, for example. In this embodiment, the ratio of Al to Ga in the first blocking layer and / or second preferably differs from the ratio of Al to Ga in the individual layer sequence of the active region. The gallium content in the first blocking layer and / or the second blocking layer is preferably lower than in the active area. So can the absorption of electromagnetic radiation in the first blocking layer and / or the second blocking layer can be reduced. However, the sum of the gallium content and aluminum content in the first blocking layer and / or the second blocking layer is preferably equal to the sum of the gallium content and aluminum content in the active region. In other words, some of the gallium in the first blocking layer and / or the second blocking layer is replaced by aluminum compared to the active area.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist der aktive Bereich einen Indiumgehalt von mindestens 13% auf. Auch so kann eine Alterung des strahlungsemittierenden Halbleiterchips verringert werden. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the active region has an indium content of at least 13%. Aging of the radiation-emitting semiconductor chip can also be reduced in this way.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine reflektierende Schicht, die auf einer ersten Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet ist, wobei die erste Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge von einer im Betrieb strahlungsemittierenden Hauptfläche des Halbleiterchips abgewandt ist. Bevorzugt ist die reflektierende Schicht zumindest für die elektromagnetische Strahlung, die in dem aktiven Bereich erzeugt wird, spekular reflektierend ausgebildet. Bevorzugt bedeckt die reflektierende Schicht die erste Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge nicht vollständig. According to a further embodiment, the radiation-emitting semiconductor chip comprises a reflective layer which is arranged on a first main surface of the epitaxial semiconductor layer sequence, the first main surface of the epitaxial semiconductor layer sequence facing away from a main surface of the semiconductor chip that emits radiation during operation. The reflective layer is preferably designed to be specularly reflective at least for the electromagnetic radiation generated in the active region. The reflective layer preferably does not completely cover the first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist die epitaktische Halbleiterschichtenfolge eine Ausnehmung ausgehend von der ersten Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des strahlungsemittierenden Halbleiterchips durchbricht die Ausnehmung die erste Blockadeschicht oder die zweite Blockadeschicht . According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the epitaxial semiconductor layer sequence has a recess starting from the first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence. According to a further embodiment of the radiation-emitting semiconductor chip, the recess breaks through the first blocking layer or the second blocking layer.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine erste elektrische Kontaktstruktur zur Einprägung von Ladungsträgern in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge. Die erste elektrische Kontaktstruktur ist bevorzugt an einer zweiten Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt. Die Ausnehmung und die erste Kontaktstruktur überlappen bevorzugt in Draufsicht. According to a further embodiment, the radiation-emitting semiconductor chip comprises a first electrical contact structure for impressing charge carriers into the epitaxial semiconductor layer sequence. The first electrical contact structure is preferably arranged on a second main area of the epitaxial semiconductor layer sequence, which is opposite the first main area. The recess and the first contact structure preferably overlap in plan view.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eine zweite elektrische Kontaktstruktur zur Einprägung von Ladungsträgern in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge. Die zweite elektrische Kontaktstruktur ist bevorzugt an der ersten Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge angeordnet. Beispielsweise weist die zweite Kontaktstruktur eine Vielzahl an Kontaktpunkten auf oder ist aus einer Vielzahl an Kontaktpunkten gebildet. Weiterhin ist es auch möglich, dass die Kontaktstruktur als Schicht ausgebildet ist. Weist die erste Hauptfläche eine reflektierende Schicht auf, so ist diese bevorzugt lediglich in Bereichen der ersten Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge aufgebracht, die frei von der zweiten Kontaktstruktur sind. According to a further embodiment, the radiation-emitting semiconductor chip comprises a second electrical contact structure for impressing charge carriers into the epitaxial semiconductor layer sequence. The second electrical contact structure is preferably arranged on the first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence. For example, the second contact structure has a multiplicity of contact points or is formed from a multiplicity of contact points. Furthermore, it is also possible for the contact structure to be designed as a layer. If the first main area has a reflective layer, this is preferably only applied in areas of the first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence which are free from the second contact structure.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip eineAccording to a further embodiment, the radiation-emitting semiconductor chip comprises a
Antireflexionsschicht und/oder eine Lichtauskoppelschicht auf der im Betrieb strahlungsemittierenden Hauptflache. Bei der Lichtauskoppelschicht handelt es sich beispielsweise um eine Aufrauung . Antireflection layer and / or a light coupling-out layer the main area that emits radiation during operation. The light coupling-out layer is, for example, roughened.
Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Laser oder um eine Leuchtdiode. The radiation-emitting semiconductor chip is, for example, a laser or a light-emitting diode.
Gemäß einer Ausführungsform ist der strahlungsemittierende Halbleiterchip dazu vorgesehen und eingerichtet, in einer Vorrichtung für eine Iriserkennung, in einer Vorrichtung für eine Fahrerüberwachung oder im Sensorikbereich Anwendung zu finden. According to one embodiment, the radiation-emitting semiconductor chip is provided and set up to be used in a device for iris recognition, in a device for driver monitoring or in the sensor area.
Der strahlungsemittierende Halbleiterchip beruht unter anderem auf der Idee, eine erste Blockadeschicht und/oder eine zweite Blockadeschicht innerhalb der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge vorzusehen, die eine Migration von Kristalldefekten in den aktiven Bereich zumindest verringert. Besonders bevorzugt verhindert die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht die Migration von Kristalldefekten in dem aktiven Bereich. The radiation-emitting semiconductor chip is based, inter alia, on the idea of providing a first blocking layer and / or a second blocking layer within the epitaxial semiconductor layer sequence, which at least reduces migration of crystal defects into the active region. The first blocking layer and / or the second blocking layer particularly preferably prevents the migration of crystal defects in the active region.
Im Bereich von Kristalldefekten innerhalb des aktiven Bereichs ist es möglich, dass weniger elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Sind die Kristalldefekte in Draufsicht makroskopisch ungleich verteilt oder sogar lokalisiert, so können sich dunkle Bereiche, Linien oder Punkte im Leuchtbild des strahlungsemittierenden Halbleiterchips ausbilden. Die Kristalldefekte können als nichtstrahlende Rekombinationszentren in dem aktiven Bereich dienen, sodass ein Verlustkanal für die Rekombination von eingebrachten Ladungsträgern entsteht. Mit Hilfe der ersten Blockadeschicht und/oder der zweiten Blockadeschicht können Kristalldefekte in dem aktiven Bereich mit Vorteil verringert werden. Dies führt zu einer höheren Alterungsstabilität des strahlungsemittierenden Halbleiterchips. In the area of crystal defects within the active area, it is possible that less electromagnetic radiation is generated. If the crystal defects are macroscopically unevenly distributed or even localized in plan view, then dark areas, lines or points can form in the luminous image of the radiation-emitting semiconductor chip. The crystal defects can serve as non-radiating recombination centers in the active area, so that a loss channel is created for the recombination of introduced charge carriers. With the help of the first blocking layer and / or the second blocking layer can Crystal defects in the active area can be reduced with advantage. This leads to a higher aging stability of the radiation-emitting semiconductor chip.
Die erste Blockadeschicht und/oder die zweite Blockadeschicht weisen bevorzugt ähnliche oder gleiche Eigenschaften wie der aktive Bereich auf. Werden Kristalldefekte von dem aktiven Bereich eingefangen oder festgehalten, so werden sie in der Regel mit Vorteil auch von Blockadeschichten eingefangen, die gleiche oder ähnliche Eigenschaften aufweisen wie der aktive Bereich . The first blocking layer and / or the second blocking layer preferably have similar or identical properties to the active area. If crystal defects are captured or retained by the active area, they are usually also advantageously captured by blocking layers which have the same or similar properties as the active area.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Further advantageous embodiments and developments of the invention emerge from the exemplary embodiments described below in connection with the figures.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel. FIGS. 1 to 4 each show a schematic sectional illustration of a radiation-emitting semiconductor chip in accordance with an exemplary embodiment.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Identical, identical or identically acting elements are provided with the same reference symbols in the figures. The figures and the proportions of the elements shown in the figures are not to be regarded as being to scale. Rather, individual elements, in particular layer thicknesses, can be shown exaggeratedly large for better illustration and / or for better understanding.
Der strahlungsemittierende Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 umfasst eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7. Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7 ist vollständig aus epitaktisch gewachsenen Halbleiterschichten gebildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7 aus Materialien des Materialsystems der Arsenid-Verbindungshalbleiter gebildet. Mit anderen Worten gehorchen die Materialien der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 der folgenden Formel: InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,02, x+y < 1. The radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1 comprises an epitaxial semiconductor layer sequence 7. The epitaxial semiconductor layer sequence 7 is formed entirely from epitaxially grown semiconductor layers. In which In the present exemplary embodiment, the epitaxial semiconductor layer sequence 7 is formed from materials of the material system of the arsenide compound semiconductors. In other words, the materials of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 obey the following formula: In x Al y Ga z P xy ASI z with 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <0.02, x + y <1.
Die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7 umfasst einen ersten dotierten Bereich 2 und einen zweiten dotierten Bereich 3. Zwischen dem ersten dotierten Bereich 2 und dem zweiten dotierten Bereich 3 ist ein aktiver Bereich 1 angeordnet, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. Der aktive Bereich 1 erzeugt im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips rote bis infrarote elektromagnetische Strahlung. Der aktive Bereich 1 ist nicht gezielt dotiert. Mit anderen Worten ist der aktive Bereich 1 lediglich intrinsisch dotiert. The epitaxial semiconductor layer sequence 7 comprises a first doped region 2 and a second doped region 3. An active region 1, which is set up to generate electromagnetic radiation, is arranged between the first doped region 2 and the second doped region 3. The active area 1 generates red to infrared electromagnetic radiation when the radiation-emitting semiconductor chip is in operation. The active area 1 is not specifically doped. In other words, the active region 1 is only intrinsically doped.
Der aktive Bereich 1 umfasst eine Einzelschichtenfolge 15 mit einer Vielzahl an Einzelschichten 16. Vorliegend sind die Einzelschichten 16 als Quantenfilmschichten 18 und Quantenfilmbarriereschichten 19 ausgebildet. Die Quantenfilmschichten 18 und die Quantenfilmbarriereschichten 19 sind innerhalb der Einzelschichtenfolge 16 des aktiven Bereichs 1 alternierend miteinander angeordnet. The active region 1 comprises a single layer sequence 15 with a multiplicity of single layers 16. In the present case, the single layers 16 are designed as quantum film layers 18 and quantum film barrier layers 19. The quantum film layers 18 and the quantum film barrier layers 19 are arranged alternately with one another within the individual layer sequence 16 of the active region 1.
Der erste dotierte Bereich 2 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 des strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist eine erste Blockadeschicht 5 auf, die dazu geeignet ist, die Migration von Kristalldefekten 4 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 durch die erste Blockadeschicht 5 hindurch zu unterdrücken und so zu verhindern, dass die Kristalldefekte 4 in den aktiven Bereich 1 gelangen. The first doped region 2 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 of the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1 has a first blocking layer 5 which is suitable for the migration of crystal defects 4 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 through the first blocking layer 5 to suppress through and thus to prevent the crystal defects 4 from getting into the active region 1.
Der zweite dotierte Bereich 3 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 des strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 weist eine zweite Blockadeschicht 6 auf. Auch die zweite Blockadeschicht 6 ist dazu geeignet, die Migration von Kristalldefekte 4 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 durch die zweite Blockadeschicht 6 hindurch zu unterdrücken und so zu verhindern, dass die Kristalldefekte 4 in den aktiven Bereich 1 wandern. The second doped region 3 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 of the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1 has a second blocking layer 6. The second blocking layer 6 is also suitable for suppressing the migration of crystal defects 4 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 through the second blocking layer 6 and thus preventing the crystal defects 4 from migrating into the active region 1.
Die erste Blockadeschicht 5 und die zweite Blockadeschicht 6 sind vorliegend dotiert ausgebildet. Der erste dotierte Bereich 2 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 und die erste Blockadeschicht 5 sind vorliegend n-dotiert, während der zweite dotierte Bereich 3 und die zweite Blockadeschicht 6 p-dotiert ausgebildet sind. The first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are embodied in the present case in a doped manner. The first doped region 2 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 and the first blocking layer 5 are in the present case n-doped, while the second doped region 3 and the second blocking layer 6 are p-doped.
Die erste Blockadeschicht 5 und/oder die zweite Blockadeschicht 6 sind vorliegend aus Materialien des gleichen Materialsystems gebildet wie die restliche epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7, also aus Materialien des Materialsystems der Arsenid-Verbindungshalbleiter. In the present case, the first blocking layer 5 and / or the second blocking layer 6 are formed from materials of the same material system as the remaining epitaxial semiconductor layer sequence 7, that is to say from materials of the material system of the arsenide compound semiconductors.
Die erste Blockadeschicht 5 und die zweite Blockadeschicht 6 sind vorliegend bis auf die Dotierung gleichartig ausgebildet. Die erste Blockadeschicht 5 und die zweite Blockadeschicht 6 sind vorliegend bis auf die Dotierung und den Aluminiumgehalt gleichartig ausgebildet wie der aktive Bereich 1. Mit anderen Worten sind die erste Blockadeschicht 5 und die zweite Blockadeschicht 6 jeweils aus einer Einzelschichtenfolge 17 gebildet, die derThe first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are embodied in the present case in the same way except for the doping. In the present case, the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are embodied in the same way as the active area 1 except for the doping and the aluminum content. In other words, the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are each made of one Single layer sequence 17 formed which the
Einzelschichtenfolge 15 des aktiven Bereichs 1 entspricht, bis auf die Dotierung und den Aluminiumgehalt. Individual layer sequence 15 of the active region 1 corresponds to, except for the doping and the aluminum content.
Vorliegend sind die erste Blockadeschicht 5 und die zweite Blockadeschicht 6 ebenfalls wie der aktive Bereich 1 jeweils aus einer Einzelschichtenfolge 17 aus alternierend angeordneten Quantenfilmschichten 18 undIn the present case, the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6, like the active region 1, are each composed of a single layer sequence 17 composed of alternately arranged quantum film layers 18 and
Quantenfilmbarriereschichten 19 gebildet und unterscheiden sich von den Quantenfilmschichten 18 und den Quantenfilmbarriereschichten 19 der Einzelschichtenfolge 15 des aktiven Bereichs 1 lediglich durch die Dotierung und den Aluminiumgehalt . Quantum film barrier layers 19 are formed and differ from the quantum film layers 18 and the quantum film barrier layers 19 of the individual layer sequence 15 of the active region 1 only in terms of the doping and the aluminum content.
Der Aluminiumgehalt der ersten Blockadeschicht 5 und der zweiten Blockadeschicht 6 ist vorliegend größer als der Aluminiumgehalt des aktiven Bereichs 1. Auf diese Art und Weise sind die erste Blockadeschicht 5 und die zweite Blockadeschicht 6 durchlässig für die elektromagnetische Strahlung, die im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips in dem aktiven Bereich 1 erzeugt wird. The aluminum content of the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 is greater than the aluminum content of the active area 1. In this way, the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are permeable to the electromagnetic radiation that occurs during operation of the radiation-emitting semiconductor chip the active area 1 is generated.
Eine erste im Betrieb strahlungsemittierende Hauptfläche 22 des strahlungsemittierenden Halbleiterchips weist eine Auskoppelschicht 13 auf. Beispielsweise handelt es sich bei der Auskoppelschicht 13 um eine Aufrauung. Die Auskoppelschicht 13 kann aber auch eine andere Strukturierung aufweisen. Weiterhin kann die Auskoppelschicht 13 auch antireflektierend ausgebildet sein. A first main area 22 of the radiation-emitting semiconductor chip that emits radiation during operation has a coupling-out layer 13. For example, the coupling-out layer 13 is a roughening. The coupling-out layer 13 can, however, also have a different structure. Furthermore, the coupling-out layer 13 can also be designed to be antireflective.
Eine erste Hauptfläche 20 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 ist vorliegend mit einer Ausnehmung 14 versehen. Die Ausnehmung 14 verbessert die Stromeinprägung in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7. Die Ausnehmung 14 verringert die Dicke der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 im Bereich der ersten Kontaktstruktur 11 und führt so zu einer vorteilhaften Ladungsträgerverteilung in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7, bei der die Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung in dem Teil des aktiven Bereichs 1 der in Draufsicht mit der ersten Kontaktstruktur 11 überlappt, reduziert wird. A first main area 20 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 is provided with a recess 14 in the present case. The recess 14 improves the Current impression in the epitaxial semiconductor layer sequence 7. The recess 14 reduces the thickness of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 in the area of the first contact structure 11 and thus leads to an advantageous charge carrier distribution in the epitaxial semiconductor layer sequence 7, in which the generation of electromagnetic radiation in the part of the active area 1 which overlaps with the first contact structure 11 in plan view is reduced.
Die erste Hauptfläche 20 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 umfasst weiterhin eine reflektierende Schicht 12. Die reflektierende Schicht 12 ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung des aktiven Bereichs 1 zu der strahlungsemittierenden Hauptfläche 22 des strahlungsemittierenden Halbleiterchips zu lenken und so dessen Effizienz zu erhöhen. The first main area 20 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7 furthermore comprises a reflective layer 12. The reflective layer 12 is set up to direct electromagnetic radiation of the active region 1 to the radiation-emitting main area 22 of the radiation-emitting semiconductor chip and thus to increase its efficiency.
Auf einer zweiten Hauptfläche 21 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7, die der ersten Hauptfläche 20 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 gegenüberliegt, ist weiterhin eine erste Kontaktstruktur 11 angeordnet, die in Draufsicht mit der Ausnehmung 14 überlappt. Die erste Kontaktstruktur 11 ist beispielsweise als Kontaktfinger ausgebildet und dazu geeignet, Ladungsträger in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7 einzuprägen. On a second main surface 21 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7, which is opposite the first main surface 20 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7, a first contact structure 11 is furthermore arranged, which overlaps with the recess 14 in plan view. The first contact structure 11 is designed, for example, as a contact finger and is suitable for impressing charge carriers into the epitaxial semiconductor layer sequence 7.
Weiterhin ist auf der ersten Hauptfläche 20 der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 eine zweite Kontaktstruktur 10 aufgebracht, die dazu geeignet ist, Ladungsträger in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7 im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterchips einzuprägen. Die zweite Kontaktstruktur 10 ist vorliegend durch Kontaktpunkte gebildet. Die reflektierende Schicht 12 ist lediglich zwischen den Kontaktpunkten der zweiten Kontaktstruktur 10 ausgebildet . Furthermore, a second contact structure 10, which is suitable for impressing charge carriers in the epitaxial semiconductor layer sequence 7 during operation of the radiation-emitting semiconductor chip, is applied to the first main surface 20 of the epitaxial semiconductor layer sequence 7. In the present case, the second contact structure 10 is made up of contact points educated. The reflective layer 12 is only formed between the contact points of the second contact structure 10.
Weiterhin umfasst der strahlungsemittierende Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 einen Träger 8, der mit einer Fügeschicht 9, etwa einer Metallschicht, an der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 befestigt ist. Beispielsweise ist der Träger 8 mit Hilfe von eutektischem Bonden an der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 befestigt . Furthermore, the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1 comprises a carrier 8 which is fastened to the epitaxial semiconductor layer sequence 7 with a joining layer 9, for example a metal layer. For example, the carrier 8 is attached to the epitaxial semiconductor layer sequence 7 with the aid of eutectic bonding.
Der strahlungsemittierende Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 weist im Unterschied zu dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7 auf, deren erste Blockadeschicht 5 und deren zweite Blockadeschicht 6 aus einem Halbleitermaterial gebildet sind, das von dem Halbleitermaterial der restlichen epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 7 verschieden ist. The radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 2, in contrast to the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1, has an epitaxial semiconductor layer sequence 7, the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 of which are formed from a semiconductor material that is different from the semiconductor material of the remaining epitaxial Semiconductor layer sequence 7 is different.
Vorliegend umfasst die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7 bis auf die erste Blockadeschicht 5 und die zweite Blockadeschicht 6 Materialien aus dem Materialsystem der Arsenid-Verbindungshalbleiter . Die erste Blockadeschicht 5 und die zweite Blockadeschicht 6 sind vorliegend hingegen aus einem oder mehreren Materialien des Materialsystems der Phosphid-Verbindungshalbleiter gebildet. In the present case, apart from the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6, the epitaxial semiconductor layer sequence 7 comprises materials from the material system of the arsenide compound semiconductors. In the present case, however, the first blocking layer 5 and the second blocking layer 6 are formed from one or more materials of the material system of the phosphide compound semiconductors.
Weiterhin ist die zweite Blockadeschicht 6 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel derart innerhalb des zweiten dotierten Bereichs 3 angeordnet, dass die zweite Blockadeschicht 6 von der Ausnehmung 14 durchbrochen ist. Furthermore, in the present exemplary embodiment, the second blocking layer 6 is in this way within the second doped region 3 arranged so that the second blocking layer 6 is broken through by the recess 14.
Der strahlungsemittierende Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 weist im Unterschied zu dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine erste Blockadeschicht 5 und eine zweite Blockadeschicht 6 auf, die jeweils lediglich aus einer einzigen verspannten Einzelschicht 16 gebildet ist. Die Einzelschicht 16 weist hierbei jeweils ebenfalls ein Material aus dem Materialsystem der Arsenid- Verbindungshalbleiter auf. Beispielsweise ist die erste Blockadeschicht 5 und/oder die zweite Blockadeschicht 6 tensil verspannt oder kompressiv verspannt ausgebildet. In contrast to the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 1, the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 3 has a first blocking layer 5 and a second blocking layer 6, each of which is only formed from a single stressed individual layer 16. The individual layer 16 here also has a material from the material system of the arsenide compound semiconductors. For example, the first blocking layer 5 and / or the second blocking layer 6 is designed to be tensile or compressively stressed.
Der strahlungsemittierende Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 weist im Unterschied zu dem strahlungsemittierenden Halbleiterchip gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 lediglich eine erste n- dotierte Blockadeschicht 5 auf, die in einem ersten n- dotierten Bereich 2 angeordnet ist. Der zweite p-dotierte Bereich 3 des strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist jedoch frei von einer zweiten Blockadeschicht 6. In contrast to the radiation-emitting semiconductor chip according to the embodiment of FIG. 1, the radiation-emitting semiconductor chip according to the exemplary embodiment in FIG. 4 has only a first n-doped blocking layer 5, which is arranged in a first n-doped region 2. The second p-doped region 3 of the radiation-emitting semiconductor chip in accordance with the exemplary embodiment in FIG. 4, however, is free of a second blocking layer 6.
Die erste n-dotierte Blockadeschicht 5 des strahlungsemittierenden Halbleiterchips gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 4 ist beispielsweise aus GalnP gebildet, das gitterangepasst auf einem Galliumarsenidsubstrat epitaktisch gewachsen ist. The first n-doped blocking layer 5 of the radiation-emitting semiconductor chip in accordance with the exemplary embodiment in FIG. 4 is formed, for example, from GaInP, which is grown epitaxially on a gallium arsenide substrate in a lattice-matched manner.
Weiterhin ist es möglich, dass die erste Blockadeschicht 5 in dem ersten n-dotierten Bereich 2 AlGalnAs mit einem Indiumanteil von mindestens 2,5 % aufweist oder aus einem solchen Material besteht. Weiterhin kann der Indiumanteil der ersten Blockadeschicht 5, die AlGalnAs aufweist oder aus diesem Material besteht, mindestens 7 % betragen. Furthermore, it is possible that the first blocking layer 5 in the first n-doped region 2 AlGalnAs with a Has indium content of at least 2.5% or consists of such a material. Furthermore, the indium content of the first blocking layer 5, which has AlGalnAs or consists of this material, can be at least 7%.
Schließlich ist es auch möglich, dass die n-dotierte erste Blockadeschicht 5 aus AlGalnAs besteht oder dieses Material aufweist und im Rahmen der Prozessschwankungen und Einstellgenauigkeiten den gleichen Indiumgehalt aufweist, wie der aktive Bereich 1. Zur Vermeidung von Absorption von elektromagnetischer Strahlung, die in dem aktiven Bereich 1 erzeugt wird, ist jedoch ein Teil des Galliums durch Aluminium ersetzt. Eine Dicke der ersten n-dotierten Blockadeschicht 5 ist vorliegend gleich zu einer Dicke einer Einzelschichtenfolge 15 umfassend des aktiven Bereichs 1. Finally, it is also possible that the n-doped first blocking layer 5 consists of AlGalnAs or has this material and, within the scope of the process fluctuations and setting accuracy, has the same indium content as the active area 1. To avoid absorption of electromagnetic radiation that occurs in the active area 1 is generated, however, part of the gallium is replaced by aluminum. In the present case, a thickness of the first n-doped blocking layer 5 is equal to a thickness of an individual layer sequence 15 comprising the active region 1.
Außerdem ist die zweite Kontaktstruktur 10 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als dünne Kontaktschicht ausgebildet. Beispielsweise ist die zweite Kontaktstruktur 10 aus einem transparenten leitenden Oxid (englisch: transparent conductive oxide, kurz: TCO) gebildet. In addition, the second contact structure 10 is designed as a thin contact layer in the present exemplary embodiment. For example, the second contact structure 10 is formed from a transparent conductive oxide (TCO for short).
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102019133214.1, derenThe present application claims the priority of the German application DE 102019133214.1, whose
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Disclosure content is hereby incorporated by reference.
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 The description on the basis of the exemplary embodiments is not restricted to the invention. Rather, the invention encompasses every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly specified in the patent claims or exemplary embodiments. List of reference symbols
1 aktiver Bereich 1 active area
2 erster dotierter Bereich 2 first doped area
3 zweiter dotierter Bereich 3 second doped area
4 Kristalldefekt 4 crystal defect
5 erste Blockadeschicht 5 first blockage layer
6 zweite Blockadeschicht 6 second blocking layer
7 epitaktische Halbleiterschichtenfolge 7 epitaxial semiconductor layer sequence
8 Träger 8 carriers
9 Fügeschicht 9 Bonding layer
10 zweite Kontaktstruktur 10 second contact structure
11 erste Kontaktstruktur 11 first contact structure
12 reflektierende Schicht 12 reflective layer
13 Auskoppelschicht 13 decoupling layer
14 Ausnehmung 14 recess
15 Einzelschichtenfolge des aktiven Bereichs 15 Sequence of single layers of the active area
16 Einzelschicht des aktiven Bereichs/der ersten/zweiten BlockadeSchicht 16 Single layer of the active area / the first / second blocking layer
17 Einzelschichtenfolge der ersten/zweiten Blockadeschicht17 Sequence of individual layers of the first / second blocking layer
18 Quantenfilmschicht 18 quantum film layer
19 Quantenfilmbarriereschicht 19 quantum film barrier layer
20 erste Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 20 first main area of the epitaxial semiconductor layer sequence
21 zweite Hauptfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 21 second main area of the epitaxial semiconductor layer sequence
22 strahlungsemittierende Hauptfläche des Halbleiterchips 22 radiation-emitting main surface of the semiconductor chip

Claims

Patentansprüche Claims
1. Strahlungsemittierender Halbleiterchip mit einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (7) umfassend: 1. A radiation-emitting semiconductor chip with an epitaxial semiconductor layer sequence (7) comprising:
- einen ersten dotierten Bereich (2) eines ersten Leitfähigkeitstyps, - A first doped region (2) of a first conductivity type,
- einen zweiten dotierten Bereich (3) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, - a second doped region (3) of a second conductivity type,
- einen aktiven Bereich (1), der zwischen dem ersten dotierten Bereich (2) und dem zweiten dotierten Bereich (3) angeordnet und dazu eingerichtet ist, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, - An active region (1) which is arranged between the first doped region (2) and the second doped region (3) and is set up to generate electromagnetic radiation,
- mindestens eine erste Blockadeschicht (5), die im ersten dotierten Bereich (2) angeordnet ist und entsprechend dem ersten Leitfähigkeitstyp dotiert ist, und/oder - At least one first blocking layer (5) which is arranged in the first doped region (2) and is doped according to the first conductivity type, and / or
- mindestens eine zweite Blockadeschicht (6), die im zweiten dotierten Bereich (3) angeordnet ist und entsprechend dem zweiten Leitfähigkeitstyp dotiert ist, wobei - At least one second blocking layer (6) which is arranged in the second doped region (3) and is doped according to the second conductivity type, wherein
- die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) eine Migration von Kristalldefekten (4) in den aktiven Bereich (1) zumindest verringern. - The first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) at least reduce migration of crystal defects (4) into the active area (1).
2. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) verspannt ausgebildet sind. 2. Radiation-emitting semiconductor chip according to the preceding claim, in which the first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) are formed in a tensioned manner.
3. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) nicht zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung eingerichtet ist. 3. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which the first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) is not set up to generate electromagnetic radiation.
4. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) aus einem oder mehreren Materialien eines Materialsystems gebildet ist, das von dem Materialsystem der Materialien der restlichen epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (4) verschieden ist. 4. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which the first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) is formed from one or more materials of a material system that is derived from the material system of the materials of the remaining epitaxial semiconductor layer sequence (4) is different.
5. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem 5. Radiation-emitting semiconductor chip according to the preceding claim, in which
- die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) aus einem oder mehreren Materialien des Materialsystems der Phosphid-Verbindungshalbleiter gebildet ist, und - the first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) is formed from one or more materials of the material system of the phosphide compound semiconductors, and
- die restliche epitaktische Halbleiterschichtenfolge (7) aus einem oder mehreren Materialien des Materialsystem der Arsenid-Verbindungshalbleiter gebildet ist. - The remaining epitaxial semiconductor layer sequence (7) is formed from one or more materials of the material system of the arsenide compound semiconductors.
6. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (7) vollständig aus Materialien des Materialsystems der Arsenid- Verbindungshalbleiter gebildet ist. 6. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of claims 1 to 3, in which the epitaxial semiconductor layer sequence (7) is formed entirely from materials of the material system of the arsenide compound semiconductors.
7. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die erste Blockadeschicht (5) und die zweite Blockadeschicht (6) bis auf die Dotierung gleichartig ausgebildet sind. 7. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which the first blocking layer (5) and the second blocking layer (6) are formed identically except for the doping.
8. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) zumindest eine kompressiv verspannte Indium-haltige Einzelschicht aus dem Materialsystem InxAlyGai- x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 aufweist. 8. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, wherein said first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) at least one compressively stressed indium-containing single layer of the material system In x Al y Ga xy ASI z P z with 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <0.2, x + y <1.
9. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) eine tensil verspannte Phosphor-haltige Einzelschicht aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 aufweist. 9. radiation-emitting semiconductor chip according to any one of the above claims, wherein the first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) comprises a tensile-stressed phosphorus-containing such single layer of the material system In x Al y Ga xy ASI z P with 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <0.2, x + y <1.
10. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem 10. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which
- der aktive Bereich (1) eine Einzelschichtenfolge (15) mit- The active area (1) has a single layer sequence (15)
Einzelschichten (16) aufweist, die jeweils ein Material aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y <Having individual layers (16) each having a material from the material system In x Al y Ga z P xy ASI z with 0 <x <1, 0 <y <
1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 aufweisen, und 1, 0 <z <0.2, x + y <1, and
- die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) eine Einzelschichtenfolge (17) aufweist, die gleichartig zu der Einzelschichtenfolge (15) des aktiven Bereichs (1) ausgebildet ist bis auf die Dotierung und das Verhältnis von Aluminiumgehalt zu Galliumgehalt der- The first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) has an individual layer sequence (17) which is similar to the individual layer sequence (15) of the active area (1) except for the doping and the ratio of aluminum content to gallium content the
Einzelschichten . Single layers.
11. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem 11. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which
- der aktive Bereich (1) eine Einzelschichtenfolge (15) aufweist, die eine Vielzahl an Quantenfilmschichten (18) und eine Vielzahl an Quantenfilmbarriereschichten (19) umfasst, die alternierend angeordnet sind, wobei die Quantenfilmschichten (18) und die Quantenfilmbarriereschichten (19) Materialien aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 aufweisen, und - The active region (1) has a single layer sequence (15) which comprises a plurality of quantum film layers (18) and a plurality of quantum film barrier layers (19) which are arranged alternately, the quantum film layers (18) and the Quantum film barrier layers (19) have materials from the material system In x Al y Gai- xy Asi- z P z with 0 <x <1, 0 <y <1, 0 <z <0.2, x + y <1, and
- die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) eine Einzelschichtenfolge (17) aufweist, die gleichartig zu der Einzelschichtenfolge (15) des aktiven Bereichs (1) ausgebildet ist bis auf die Dotierung und das Verhältnis von Aluminiumgehalt zu Galliumgehalt der Einzelschichten (16). - The first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) has an individual layer sequence (17) which is similar to the individual layer sequence (15) of the active area (1) except for the doping and the ratio of aluminum content to gallium content the individual layers (16).
12. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem 12. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which
- der aktive Bereich (1) eine Einzelschichtenfolge (15) mit- The active area (1) has a single layer sequence (15)
Einzelschichten (16) aufweist, die jeweils ein Material aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y <Having individual layers (16) each having a material from the material system In x Al y Ga z P xy ASI z with 0 <x <1, 0 <y <
1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 aufweisen, und 1, 0 <z <0.2, x + y <1, and
- die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) aus einer Einzelschicht (16) besteht, die gleichartig zu einer der Einzelschichten (16) des aktiven Bereichs (1) ist bis auf die Dotierung und/oder die Schichtdicke und/oder das Verhältnis von Aluminiumgehalt zu Galliumgehalt . - The first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) consists of an individual layer (16) which is similar to one of the individual layers (16) of the active area (1) except for the doping and / or the layer thickness and / or the ratio of aluminum content to gallium content.
13. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem 13. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which
- der aktive Bereich (1) eine Einzelschichtenfolge (15) mit- The active area (1) has a single layer sequence (15)
Einzelschichten (16) aufweist, die jeweils ein Material aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAsi-zPz mit 0 < x < 1, 0 < y <Having individual layers (16) each having a material from the material system In x Al y Ga z P xy ASI z with 0 <x <1, 0 <y <
1, 0 < z < 0,2, x+y < 1 aufweisen, und 1, 0 <z <0.2, x + y <1, and
- die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) aus einer Einzelschicht (16) besteht, die stärker kompressiv verspannt ist als die am stärksten kompressiv verspannte Einzelschicht (16) des aktiven Bereichs (1) oder stärker tensil verspannt ist als die am stärksten tensil verspannte Einzelschicht (16) des aktiven Bereichs (1)· - the first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) consists of a single layer (16) which is more compressively stressed than the most strongly compressively stressed individual layer (16) of the active area (1) or is more strongly tensioned than the single layer (16) of the active area (1) with the most tensile tension
14. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, der eine reflektierende Schicht (12) umfasst, die auf einer ersten Hauptfläche (20) der epitaktischen14. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, which comprises a reflective layer (12) on a first main surface (20) of the epitaxial
Halbleiterschichtenfolge (7) angeordnet ist, wobei die erste Hauptfläche (20) der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (7) von einer im Betrieb strahlungsemittierenden Hauptfläche (22) des strahlungsemittierenden Halbleiterchips abgewandt ist. Semiconductor layer sequence (7) is arranged, the first main surface (20) of the epitaxial semiconductor layer sequence (7) facing away from a radiation-emitting main surface (22) of the radiation-emitting semiconductor chip during operation.
15. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (7) eine Ausnehmung (14) ausgehend von einer ersten Hauptfläche (20) der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (7) aufweist, wobei die erste Hauptfläche (20) der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (7) von einer im Betrieb strahlungsemittierenden Hauptfläche (22) des strahlungsemittierenden Halbleiterchips abgewandt ist. 15. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which the epitaxial semiconductor layer sequence (7) has a recess (14) starting from a first main surface (20) of the epitaxial semiconductor layer sequence (7), the first main surface (20) of the epitaxial semiconductor layer sequence ( 7) faces away from a main surface (22) of the radiation-emitting semiconductor chip that emits radiation during operation.
16. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Ausnehmung (14) die erste Blockadeschicht (5) oder die zweite Blockadeschicht (6) durchbricht. 16. Radiation-emitting semiconductor chip according to the preceding claim, in which the recess (14) breaks through the first blocking layer (5) or the second blocking layer (6).
17. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der Ansprüche 12 bis 13, der eine erste elektrische Kontaktstruktur (11) zur Einprägung von Ladungsträgern in die epitaktische Halbleiterschichtenfolge (7) aufweist, wobei 17. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of claims 12 to 13, which has a first electrical contact structure (11) for impressing charge carriers in the epitaxial semiconductor layer sequence (7), wherein
- die erste elektrische Kontaktstruktur (11) an einer zweiten Hauptfläche (21) der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (7) angeordnet ist, die der der ersten Hauptfläche (20) gegenüberliegt, und - The first electrical contact structure (11) is arranged on a second main surface (21) of the epitaxial semiconductor layer sequence (7) which is opposite that of the first main surface (20), and
- die Ausnehmung (14) und die erste Kontaktstruktur (11) in Draufsicht überlappen. - The recess (14) and the first contact structure (11) overlap in plan view.
18. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem lediglich der n-dotierte Bereich (2, 3) eine n-dotierte Blockadeschicht (5, 6) aufweist, während der p-dotierte Bereich (2, 3) frei ist von einer Blockadeschicht (5, 6). 18. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which only the n-doped region (2, 3) has an n-doped blocking layer (5, 6), while the p-doped region (2, 3) is free of one Blocking layer (5, 6).
19. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach einem der obigen Ansprüche, bei dem 19. Radiation-emitting semiconductor chip according to one of the above claims, in which
- der aktive Bereich (1) eine Einzelschichtenfolge (15) mit- The active area (1) has a single layer sequence (15)
Einzelschichten (16) aufweist, die jeweils ein Material aus dem Materialsystem InxAlyGai-x-yAs mit 0 < x < 1, 0 < y < 1, x+y < 1 aufweisen, und Has individual layers (16), each of which has a material from the material system In x Al y Gai- xy As with 0 <x <1, 0 <y <1, x + y <1, and
- die erste Blockadeschicht (5) und/oder die zweite Blockadeschicht (6) eine Einzelschichtenfolge (17) aufweist, die einen Indiumgehalt und eine Dicke aufweist wie die Einzelschichtenfolge (15) des aktiven Bereichs (1). - the first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) has an individual layer sequence (17) which has an indium content and a thickness like the individual layer sequence (15) of the active area (1).
20. Strahlungsemittierender Halbleiterchip nach dem vorherigen Anspruch, bei dem sich das Verhältnis von Al zu Ga in der ersten Blockadeschicht (5) und/oder der zweiten Blockadeschicht (6) von dem Verhältnis von Al zu Ga in der Einzelschichtenfolge (15) des aktiven Bereichs (1) unterscheiden . 20. Radiation-emitting semiconductor chip according to the preceding claim, in which the ratio of Al to Ga in the first blocking layer (5) and / or the second blocking layer (6) differs from the ratio of Al to Ga in the individual layer sequence (15) of the active area (1) differentiate.
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