專利名稱：發(fā)光半導(dǎo)體芯片的制作方法
發(fā)光半導(dǎo)體芯片本申請涉及一種設(shè)置用于產(chǎn)生輻射的半導(dǎo)體芯片。本申請要求德國專利申請102009060747. I的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用合并與此。LED半導(dǎo)體芯片通常具有帶有多個量子阱(quantum wells (量子阱))的設(shè)置用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)域。在有源區(qū)域中的InGaN量子阱中示出，所輻射的輻射功率隨著電流密度增加而線性地上升。為此原因為，載流子通常沒有有效地注入到量子阱中。本發(fā)明的目的是，提供一種半導(dǎo)體芯片，其中載流子能夠有效地注入到有源區(qū)域 中。該目的通過獨立權(quán)利要求I的主題來實現(xiàn)。其他的擴(kuò)展方案和改進(jìn)形式是從屬權(quán)利要求的主題。在一個實施形式中，半導(dǎo)體芯片具有帶有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體，其中半導(dǎo)體層序列具有n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)、p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層和設(shè)置用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)域。有源區(qū)域設(shè)置在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)和p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層之間。在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)中，形成具有至少一個摻雜尖峰的摻雜分布。摻雜分布尤其為摻雜沿著豎直方向的、即在沿著用于半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列的沉積方向的方向上的變化。換而言之，摻雜分布垂直于半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體層的主延伸平面走向。摻雜尖峰在本申請的范圍內(nèi)理解為半導(dǎo)體材料的下述區(qū)域，所述區(qū)域與至少一個與其鄰接的區(qū)域相比具有高的摻雜濃度。優(yōu)選在兩側(cè)上圍繞摻雜尖峰的半導(dǎo)體材料優(yōu)選低摻雜、未摻雜或者本征地構(gòu)成。高摻雜濃度尤其理解為至少2*1018cnT3的濃度。低摻雜濃度尤其理解為最低l*1016cm_3和最高l*1018cm_3的濃度。其示出，尤其與n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的剩余的伸展相比薄且高摻雜的摻雜尖峰使得到半導(dǎo)體芯片的有源區(qū)域中的載流子注入改進(jìn)。由于高的摻雜，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)在摻雜尖峰的區(qū)域中具有相對高的橫向電導(dǎo)率、即在橫向方向上高的電導(dǎo)率，使得載流子能夠在橫向上能夠特別均勻地注入到有源區(qū)域中。還在反向方向上，即在有源區(qū)域的截止方向上，至少一個摻雜尖峰使得形成橫向上均勻的電流。由此，半導(dǎo)體芯片具有相對于靜電放電(electrostatic discharge, ESD)減小的敏感性。在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)具有至少一個借助于摻雜尖峰來高摻雜的區(qū)域和低摻雜的n型導(dǎo)電的區(qū)域。優(yōu)選地,在至少一個摻雜尖峰中的摻雜濃度至少五倍于，尤其優(yōu)選至少八倍于，例如十倍于在n型導(dǎo)電多層結(jié)構(gòu)的低摻雜的n型導(dǎo)電區(qū)域中的摻雜濃度。在此，低摻雜的n型導(dǎo)電區(qū)域尤其能夠鄰接摻雜尖峰。優(yōu)選地，在摻雜尖峰中的摻雜濃度至少為4*1018cm_3。通過高的摻雜濃度能夠?qū)崿F(xiàn)高的電導(dǎo)率。
此外，在摻雜尖峰中的摻雜濃度優(yōu)選最多為l*102°cm_3,尤其優(yōu)選最多為3*1019cm 3o此外，在尤其鄰接的、低摻雜的n型導(dǎo)電區(qū)域中的摻雜濃度優(yōu)選最高為5*1017cm_3，尤其優(yōu)選最高為2*1017cnT3。在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，在至少一個摻雜尖峰中的摻雜濃度至少為4*1018cm_3并且在低摻雜的n型導(dǎo)電區(qū)域中最高為8*1017cm_3。摻雜尖峰的豎直伸展優(yōu)選為在Inm和30nm之間，尤其在2nm和20nm之間，其中包括邊界值。特別地，摻雜尖峰的豎直伸展能夠為在7nm和IOnm之間，其中包括邊界值。n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體芯片的工作中尤其起到將電子注入到有源區(qū)域中的作用。為此，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)不必連續(xù)n型導(dǎo)電摻雜。相反地，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)還 能夠具有一個或多個如下層，在所述層中n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)未摻雜地或者本征地構(gòu)成。相應(yīng)地，p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層尤其設(shè)置用于將空穴注入到有源區(qū)域中。p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層還能夠多層地構(gòu)成，其中各個層可以在摻雜和/或晶體組成方面不同。半導(dǎo)體本體優(yōu)選基于化合物半導(dǎo)體，尤其基于氮化物化合物半導(dǎo)體?！盎诘锘衔锇雽?dǎo)體”在該上下文中表示，有源外延層序列或者其中至少一層包括氮化物III/V族化合物半導(dǎo)體材料，優(yōu)選為AlyGamInxN，其中0彡x彡1，0彡y彡I并且x+y<l。在此，所述材料不必須強(qiáng)制地具有按照上述公式的數(shù)學(xué)上精確的成分。相反地，其能夠具有一個或多個摻雜材料以及附加的成分，所述附加的成分基本上沒有改變AlyGa1^InxN材料的特征性的物理性質(zhì)。然而，上述公式為了簡單性僅還包括晶格的重要的成分。然而，上式出于簡單性原因而只包含晶格的基本成分(Al、Ga、In、N)，盡管所述成分能夠部分地通過少量的其他材料來代替。有源區(qū)域優(yōu)選具有多個量子層。量子層目的明確地設(shè)置在阻擋層之間。在此，量子層和阻擋層能夠形成量子結(jié)構(gòu)。名稱量子結(jié)構(gòu)在本申請的范圍內(nèi)尤其包括任意下述結(jié)構(gòu)，在所述結(jié)構(gòu)中載流子通過夾雜(“confinement (約束)”)能夠經(jīng)受其能量狀態(tài)的量子化。特別地，名稱量子結(jié)構(gòu)不包含關(guān)于量子化的維度的說明。因此，量子結(jié)構(gòu)尤其包括量子槽、量子線和量子點以及所述結(jié)構(gòu)的任意組合。在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)具有量子結(jié)構(gòu)。所述量子結(jié)構(gòu)能夠具有多個量子層。此外，術(shù)語量子結(jié)構(gòu)尤其既理解為作為多量子講結(jié)構(gòu)(multi quantum well, MQff)還理解為作為超晶格的構(gòu)造。不同于多量子阱結(jié)構(gòu)部，在超晶格中，相鄰的量子層的間距小至使得相鄰量子層的電子狀態(tài)彼此量子機(jī)械地耦合并且構(gòu)成共同的電子狀態(tài)。例如，能夠在超晶格的量子層之間構(gòu)成阻擋層，所述阻擋層具有5nm或者更小、例如2nm的厚度。在優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的量子層的帶隙至少與有源區(qū)域的量子層的帶隙一樣大。尤其優(yōu)選的是，量子層的帶隙大于有源區(qū)域的量子層的帶隙。例如，在基于氮化物化合物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體芯片中，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的量子層能夠具有與有源區(qū)域的量子層相比更少的銦含量X。n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的量子層不同于有源區(qū)域的量子層地不設(shè)置用于產(chǎn)生輻射，而是起到尤其將電子有效地注入到有源區(qū)域中的作用，在所述有源區(qū)域中所述電子能夠與空穴在發(fā)射輻射的情況下復(fù)合。有源區(qū)域的量子層優(yōu)選本征地或者未摻雜地構(gòu)成。在另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，摻雜尖峰設(shè)置在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的離有源區(qū)域最近的量子層和有源區(qū)域的離n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)最近的量子層之間。于是確保在有源區(qū)域附近中的良好的橫向電流分布。此外，摻雜尖峰距有源區(qū)域的距離，尤其距有源區(qū)域的離n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)最近的量子層的距離是在Inm和30nm之間，尤其優(yōu)選在2nm和20nm之間，特別地在7nm和IOnm之間的距離，其中包括邊界值。借助在有源區(qū)域附近中的所述高摻雜的摻雜尖峰，能夠尤其高效地并且尤其在橫向方向上特別均勻地實現(xiàn)將載流子注入到有源區(qū)域中。至少一個摻雜尖峰也在截止方向上 由于高的橫向?qū)щ娦远倪M(jìn)地利用多個可能的載流子路徑，與在半導(dǎo)體本體的n型導(dǎo)電的區(qū)域中具有摻雜尖峰的半導(dǎo)體芯片相比，這避免ESD損害的危險。至少一個摻雜尖峰優(yōu)選構(gòu)成為，使得摻雜分布具有從低摻雜濃度和高的摻雜濃度或者相反的急劇的過渡部。在半導(dǎo)體芯片的制造時，這能夠通過低的生長率實現(xiàn)，例如通過20nm/h和500nm/h之間的速率。優(yōu)選地，例如借助MOCVD (金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)外延地進(jìn)行沉積。在優(yōu)選的改進(jìn)形式中，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)具有V形的溝槽。在半導(dǎo)體層的沉積時尤其能夠沿著位錯線構(gòu)成的這種溝槽還稱作“V形坑”。這種V形的溝槽尤其能夠在半導(dǎo)體材料的相對低的沉積溫度的情況下，例如在低于950° C時構(gòu)成。所述V形溝槽能夠引起半導(dǎo)體芯片在截止方向上的特性的改進(jìn)。在優(yōu)選的另一擴(kuò)展方案中，摻雜分布具有至少一個另一摻雜尖峰。特別地，在摻雜尖峰和另一摻雜尖峰之間能夠設(shè)置n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的至少一個量子層。換而言之，摻雜分布能夠構(gòu)成為對n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的量子層的一部分進(jìn)行高的n摻雜，而量子層的剩余部分與其相比低地n摻雜。摻雜分布還能夠具有多于兩個摻雜尖峰，尤其在一個和五個之間的摻雜尖峰，優(yōu)選在一個和三個之間的摻雜尖峰，其中包括邊界值。在半導(dǎo)體芯片的優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，完全地或至少部分地移除半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列的生長襯底。這種半導(dǎo)體芯片還稱作薄膜半導(dǎo)體芯片。薄膜半導(dǎo)體芯片，例如薄膜發(fā)光二極管芯片還能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)能以下述表征性的特征中的至少一個為特征-在包括尤其是外延層序列的、具有有源區(qū)域的半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體的朝向支承元件的第一主面上施加鏡層，或者構(gòu)成鏡層例如來作為布喇格鏡集成在半導(dǎo)體層序列中，其中所述鏡層將在半導(dǎo)體層序列中產(chǎn)生的輻射的至少一部分向回反射到該半導(dǎo)體層序列中；-半導(dǎo)體層序列具有在20iim或者更小的范圍內(nèi)、尤其在IOiim的范圍內(nèi)的厚度；和/或-半導(dǎo)體層序列包含具有至少一個如下面的至少一個半導(dǎo)體層，所述面具有徹底混合結(jié)構(gòu)，所述徹底混合結(jié)構(gòu)在最理想的情況下使得光在半導(dǎo)體層序列中近似遍歷地分布，即所述徹底混合結(jié)構(gòu)具有盡可能遍歷隨機(jī)的散射性能。薄膜發(fā)光二極管半導(dǎo)體芯片的基本原理例如在I. Schnitzer等,應(yīng)用物理學(xué)報63
(16)，1993年10月18日，2174-2176頁中描述，其在這方面的公開內(nèi)容通過引用合并到本申請中。其他的特征、擴(kuò)展方案和適宜性結(jié)合附圖從實施例的下面的描述中得出。其中圖IA示出具有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體的實施例的示意剖面圖，圖IB對于根據(jù)第二實施例的半導(dǎo)體本體的斷面示出沿著沉積方向z的導(dǎo)帶邊變化E。和摻雜分布的示意圖， 圖2示出半導(dǎo)體芯片的第一實施例的示意剖面圖，圖3示出半導(dǎo)體芯片的第二實施例的示意剖面圖，圖4示出根據(jù)在截止方向上施加的電壓U所測量的電流I的測量結(jié)果。相同的、同類的或者起相同作用的元件在附圖中設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。附圖分別是示意圖，并且因此不必需是按照尺寸的。相反地，相對小的元件和尤其是層厚度為了描述而能夠夸張大地示出。半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體本體的第一實施例在圖IA中以剖面圖示意地示出。半導(dǎo)體本體2具有形成半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列。半導(dǎo)體層序列具有設(shè)置用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)域20，所述有源區(qū)域設(shè)置在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21和p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層22之間。半導(dǎo)體本體的半導(dǎo)體層序列優(yōu)選外延地、尤其借助MBE (分子束外延)或者M(jìn)OCVD沉積在生長沉底29上。在基于氮化物化合物半導(dǎo)體的半導(dǎo)體本體中，例如藍(lán)寶石、碳化硅、硅或者氮化鎵適合作為生長襯底。在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21和生長襯底之間能夠構(gòu)成有緩沖層，所述緩沖層尤其能夠設(shè)置用于提高晶體質(zhì)量(沒有明確示出)。有源區(qū)域20具有量子結(jié)構(gòu)，所述量子結(jié)構(gòu)通過多個量子層201和多個設(shè)置在量子層之間的阻擋層202形成。在此，有源區(qū)域僅示例地具有帶有三個量子層的量子結(jié)構(gòu)。但是，與其不同地還能夠設(shè)置其他數(shù)量的量子層，例如僅設(shè)置一個或者兩個量子層或者多于三個，大約直到20個量子層，例如五至八個量子層。p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層22還能夠多層地構(gòu)成，其中各個層尤其能夠通過材料組成和/或通過其摻雜來彼此區(qū)分。n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21具有帶有多個量子層211的量子結(jié)構(gòu)，所述量子層設(shè)置在阻擋層212之間。示意地借助于箭頭來示出摻雜尖峰4在垂直方向上、即在垂直于半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層的主延伸平面的方向上的的位置。摻雜尖峰位于n型導(dǎo)電多層結(jié)構(gòu)21中，尤其是在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的離有源區(qū)域最近的量子層211和有源區(qū)域20的離n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)最近的量子層201之間。在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的鄰接摻雜尖峰4的區(qū)域中，對量子層211和鄰接量子層的阻擋層進(jìn)行低摻雜。借助于摻雜尖峰4能夠進(jìn)行將電子有效地注入到有源區(qū)域20中。在反向方向上，摻雜尖峰同樣起到改進(jìn)電流擴(kuò)展的作用，這使得降低借助于半導(dǎo)體層序列所形成的半導(dǎo)體芯片的ESD損害的危險。因此，降低的ESD敏感度已經(jīng)借助半導(dǎo)體層序列的沉積實現(xiàn)，使得在用于半導(dǎo)體芯片的下面的生產(chǎn)步驟中的損害的危險降低。針對在半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體本體的第二實施例，示出導(dǎo)帶邊變化E。以及硅摻雜分布的示意變化在圖IB中作為在z方向上的函數(shù)。z方向相當(dāng)于半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層的沉積方向，并且垂直于半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層的主延伸平面走向。所述第二實施例基本上相當(dāng)于結(jié)合圖IA所描述的半導(dǎo)體本體的第一實施例。不同于此，在所述實施例中構(gòu)成另一摻雜尖峰41。
另一摻雜尖峰41形成n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21的量子結(jié)構(gòu)的高摻雜的部分區(qū)域。在另一摻雜尖峰和摻雜尖峰4之間構(gòu)成有量子結(jié)構(gòu)的低摻雜的n型導(dǎo)電區(qū)域。半導(dǎo)體本體2，尤其是有源區(qū)域20在所述實施例中基于氮化物化合物半導(dǎo)體材料。有源區(qū)域20具有多個量子層201。在所述實施例中，有源區(qū)域設(shè)置用于產(chǎn)生在藍(lán)色光譜范圍內(nèi)的輻射。為此，量子層分別具有x=0. 2的銦含量。但是，有源區(qū)域還能夠構(gòu)成用于發(fā)射在其他光譜范圍內(nèi)的輻射。銦含量越高，帶隙就越小并且因此在可在有源區(qū)域中產(chǎn)生的光子的能量就越低。因此，銦含量能夠在寬的邊界內(nèi)變化。例如，具有x=0. 10的銦含量的量子層在工作中發(fā)射在紫外光譜范圍內(nèi)的輻射并且具有x=0. 40銦含量的量子層發(fā)射在綠色光譜范圍內(nèi)的輻射。在量子層之間設(shè)置GaN阻擋層。n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21的摻雜分布在所述實施例中借助于硅摻雜來實現(xiàn)。然而，還能夠使用其他的摻雜材料。摻雜分布具有摻雜尖峰4。所述摻雜尖峰在所述實施例中為大約5nm寬。在摻雜尖峰4的區(qū)域內(nèi)，摻雜濃度為l*1019cm_3，而在鄰接摻雜尖峰4的、低摻雜的、n型導(dǎo)電區(qū)域45中的摻雜濃度具有l(wèi)*1017cm_3摻雜濃度。此外，摻雜分布具有帶有15nm寬度的另一摻雜尖峰41，在所述摻雜尖峰中n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)以l*1019cnT3的摻雜濃度來n型導(dǎo)電地?fù)诫s。借助于摻雜尖峰能夠?qū)崿F(xiàn)在橫向方向上尤其均勻的載流子注入。因此，進(jìn)行高效的電流擴(kuò)展，尤其直接在有源區(qū)域的量子層201之下進(jìn)行高效的電流擴(kuò)展。如結(jié)合圖IA所描述的，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21具有帶有多個量子層211的量子結(jié)構(gòu)，所述量子層分別設(shè)置在阻擋層212之間。借助于摻雜分布形成量子結(jié)構(gòu)的低摻雜的部分區(qū)域215和量子結(jié)構(gòu)的高摻雜的部分區(qū)域216。在所述區(qū)域中，分別能夠摻雜量子層和/或阻擋層。優(yōu)選地，至少在至少一個摻雜尖峰的區(qū)域中高摻雜地構(gòu)成量子層和阻擋層。因此，n摻雜的多層結(jié)構(gòu)21既具有量子結(jié)構(gòu)的低摻雜的部分區(qū)域還具有量子結(jié)構(gòu)的高摻雜的部分區(qū)域。在此，量子結(jié)構(gòu)的低摻雜的部分區(qū)域215在摻雜尖峰4、41之間走向，并且在半導(dǎo)體芯片的工作中形成電子儲備部。在量子結(jié)構(gòu)的低摻雜的部分區(qū)域中，對量子層211和阻擋層212進(jìn)行低摻雜。借助于摻雜尖峰4引起將載流子從n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21特別高效并且在橫向方向上均勻地注入到有源區(qū)域20中。N型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21的量子層在所述實施例中示例地具有x=0. I的銦含量。但是，還能夠偏離于此來選擇銦含量。優(yōu)選地，銦含量最多如在有源區(qū)域中的量子層的銦含量一樣高，使得n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21的量子層的帶隙大于在有源區(qū)域20中的量子層的帶隙或者相應(yīng)于在該有源區(qū)域中的量子層的帶隙。n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的量子結(jié)構(gòu)尤其能夠構(gòu)成為量子阱結(jié)構(gòu)或者構(gòu)成為超晶格，例如具有小于5nm、例如為大約2nm的厚度的阻擋層。由此，簡化將載流子有效地注入到有源區(qū)域中。顯然地，有源區(qū)域20和n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21的材料組成以及摻雜分布還能夠偏離于所示出的實施例。優(yōu)選地，在至少一個摻雜尖峰4中的摻雜濃度為至少4*1018cm_3。此外，在摻雜尖峰中的摻雜濃度優(yōu)選為最高l*102°cm_3,尤其優(yōu)選最高3*1019cm_3。在低摻雜的n型導(dǎo)電的區(qū)域45中，摻雜濃度優(yōu)選最高為5*1017cm_3,尤其優(yōu)選最高2*1017cm 3o在至少一個摻雜尖峰中的摻雜濃度優(yōu)選是在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的低摻雜的n型導(dǎo)電區(qū)域中的摻雜濃度的至少五倍，尤其優(yōu)選至少八倍。摻雜尖峰4和/或另一摻雜尖峰41的厚度、即豎直伸展優(yōu)選為在Inm和30nm之間，尤其優(yōu)選在2nm和20nm之間，最優(yōu)選為在7nm和IOnm之間，其中包括邊界值。摻雜尖峰4距有源區(qū)域20優(yōu)選具有小的距離，尤其優(yōu)選最高30nm的距離，特別在Inm和30nm之間的距離，優(yōu)選在2m和20nm之間的距離，最優(yōu)選在7nm和IOnm之間的距離， 其中包括邊界值。此外，偏離于所示出的實施例，還能夠設(shè)置多于兩個摻雜尖峰，例如在一個和五個摻雜尖峰之間，其中包括邊界值。此外，n型導(dǎo)電的、摻雜的多層結(jié)構(gòu)21還能夠偏離于所示出的實施例而具有未摻雜或者本征地構(gòu)成的層或者部分層。在所述情況下，未摻雜或者本征構(gòu)成的層目的明確地薄至使得n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21具有在沉積方向上用于電子的足夠高的電導(dǎo)率。為了在摻雜尖峰4、41的區(qū)域中制造盡可能矩形變化的摻雜分布，沉積優(yōu)選以低的生長率，例如以20nm/h和500nm/h之間的速率進(jìn)行，其中包括邊界值。此外，優(yōu)選地，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)具有V形的溝槽，所述溝槽尤其在例如低于950° C的低的沉積溫度中沿著位錯增加地實現(xiàn)。所述V形的溝槽能夠使得在沿著截止方向施加電壓時半導(dǎo)體芯片的性能改進(jìn)。用于半導(dǎo)體芯片I的第一實施例在圖2中示出，其中半導(dǎo)體本體2示例地如結(jié)合圖IA所描述那樣構(gòu)成。在此，半導(dǎo)體芯片I構(gòu)成為薄膜LED半導(dǎo)體芯片，其中移除半導(dǎo)體本體2的半導(dǎo)體層序列的生長襯底29 (

圖1A)。有源區(qū)域20在工作中設(shè)置用于產(chǎn)生非相干輻射。半導(dǎo)體本體2設(shè)置在支承體5上。支承體5尤其用于半導(dǎo)體本體的機(jī)械穩(wěn)定，使得生長襯底為此不是必需的。半導(dǎo)體材料例如適合作為支承體材料，例如硅、砷化鎵或鍺、或者例如氮化鋁的陶瓷。支承體5借助于連接層8與半導(dǎo)體本體機(jī)械穩(wěn)定地并還導(dǎo)電地連接。例如，焊料或者導(dǎo)電粘結(jié)劑適合作為連接層。在支承體5和半導(dǎo)體本體2之間構(gòu)成鏡層62。借助于鏡層能夠?qū)雽?dǎo)體本體2工作時在有源區(qū)域20中產(chǎn)生的、朝著支承體5發(fā)射的輻射朝著輻射出射面200反射，并且該輻射由此從半導(dǎo)體芯片出射。半導(dǎo)體本體在半導(dǎo)體本體2的背離支承體5的側(cè)上具有第一接觸部31。在半導(dǎo)體芯片的對置的側(cè)上，即在支承體5的背離半導(dǎo)體本體2的側(cè)上構(gòu)成有第二接觸部32。第一接觸部和/或第二接觸部優(yōu)選包含例如金、銀、鉬、鋁、鎳、鉻或者銅的金屬或者具有上述材料中的至少一種的合金。
借助第一接觸部31和第二接觸部32能夠在半導(dǎo)體芯片I的工作中從不同的側(cè)將載流子注入到有源區(qū)域20中，并且載流子在那里在發(fā)射輻射的情況下復(fù)合。經(jīng)由第一接觸部31注入的電子在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21中在至少一個摻雜尖峰4的區(qū)域中有效地在橫向方向上分布，并且均勻地耦合輸入到有源區(qū)域20的量子層201中。鏡層62優(yōu)選金屬地構(gòu)成，并且還優(yōu)選具有對于在有源區(qū)域中所產(chǎn)生的輻射的高反射率。例如，如鋁、銀、金、鈀或者銠的金屬或者具有上述金屬中的至少一種的金屬合金適合作為鏡層。在圖3中示意地以剖面圖示出半導(dǎo)體芯片I的第二實施例。在此，半導(dǎo)體本體2還如結(jié)合圖IA所描述的那樣構(gòu)成。不同于根據(jù)結(jié)合圖2所描述的第一實施例的半導(dǎo)體芯 片，半導(dǎo)體本體2具有凹部24，所述凹部從朝向支承體5的側(cè)起穿過p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層22并且穿過有源區(qū)域20延伸到n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21中。在此，凹部穿透n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的量子層211。凹部的側(cè)面被絕緣層27覆蓋，所述絕緣層保護(hù)半導(dǎo)體本體2免于有源區(qū)域20的電短路。在凹部24中構(gòu)成接觸層25，所述接觸層用于從背離p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層22的側(cè)來電接觸有源區(qū)域。支承體5具有第一端子面51和第二端子面52，其中第一端子面51經(jīng)由接觸層65與n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21導(dǎo)電連接，并且第二端子面52經(jīng)由鏡層62與p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層22導(dǎo)電連接。第一端子面51和第二端子面52設(shè)置在支承體5的相同的側(cè)上。于是，借助于凹部24能夠電接觸設(shè)置在有源區(qū)域20的背離支承體5的側(cè)上的n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21，使得輻射出射面200能夠沒有外部電接觸部地構(gòu)成。由此避免通過不可輻射穿透的接觸部來遮暗輻射出射面。支承體5具有穿通部55，所述穿通部從支承體的朝向半導(dǎo)體本體2的第一主面501延伸至穿過對置于第一主面的第二主面502。經(jīng)由所述穿通部，第一端子面51與第一接觸部31并且第二端子面52與第二接觸部32導(dǎo)電連接，使得半導(dǎo)體芯片I能夠從半導(dǎo)體芯片的背尚福射出射面200的下側(cè)起被外部電接觸。此外，半導(dǎo)體本體2在輻射出射面200的側(cè)上具有結(jié)構(gòu)化部7。結(jié)構(gòu)化部用于降低在有源區(qū)域中所產(chǎn)生的輻射在半導(dǎo)體芯片內(nèi)的全反射，并且因此提高耦合輸出效率。顯然地，還能夠在半導(dǎo)體芯片的結(jié)合圖2中所描述的第一實施例中設(shè)計這種結(jié)構(gòu)化部。在圖4中，根據(jù)在反向方向、即在有源區(qū)域20的截止方向上的電壓示出反向電流I的特性。在此，曲線99示出在半導(dǎo)體層序列上的測量，從所述半導(dǎo)體層序列中在后續(xù)的工藝處理中得出用于半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體本體。在此，半導(dǎo)體層序列如結(jié)合圖IB所描述的那樣構(gòu)成。與其相比較，曲線98示出在半導(dǎo)體層序列上的測量，其中使用沒有摻雜尖峰的傳統(tǒng)的n型導(dǎo)電的區(qū)域。箭頭97表明，借助n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21的所描述的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)對于小電壓，電流變化曲線首先緩慢上升，并且在極高的電壓值時示出電流的陡峭的上升。于是，測量曲線示出明顯更為顯著的折彎狀的變化變化曲線。僅僅示例地根據(jù)LED半導(dǎo)體芯片的描述來進(jìn)行實施例的描述。但是，n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)21和具有至少一個摻雜尖峰4的摻雜分布的所描述的擴(kuò)展方案還能夠用于發(fā)射相干的或者至少部分相干的輻射的器件，例如用于表面發(fā)射的或者邊緣發(fā)射的半導(dǎo)體芯片或者用于RCLED (共振腔發(fā)光二極管)。不通過根據(jù)實施例的描述來限制本發(fā)明。相反地，本發(fā)明包括任意新的特征以及 特征的任意組合，這尤其是包含在權(quán)利要求中的特征的任意組合，即使所述特征或者所述組合本身沒有明確地在權(quán)利要求或者實施例中說明。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體芯片(I)，具有帶有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體(2)，其中 -所述半導(dǎo)體層序列具有n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)(21)、p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層(22)和設(shè)置用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)域(20)，所述有源區(qū)域設(shè)置在所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)和所述p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層之間；并且 -在所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)中形成具有至少一個摻雜尖峰(4)的摻雜分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體芯片，其中在所述至少一個摻雜尖峰中的摻雜濃度是在所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的低摻雜的n型導(dǎo)電區(qū)域(45)中的摻雜濃度的至少五倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體芯片，其中在所述至少一個摻雜尖峰中的摻雜濃度最低為4*1018cnT3，并且在所述低摻雜的n型導(dǎo)電的區(qū)域中的摻雜濃度最高為8*1017cnT3。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求I至3之一所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述摻雜尖峰具有在Inm和30nm之間的豎直伸展，其中包括邊界值。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求I至4之一所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述摻雜尖峰具有在5nm和20nm之間的豎直伸展，其中包括邊界值。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求I至5之一所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述摻雜尖峰距所述有源區(qū)域的距離在2nm和20nm之間，其中包括邊界值。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求I至6之一所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)具有帶有多個量子層(211)的量子結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述有源區(qū)域具有多個量子層(201)，其中所述摻雜尖峰設(shè)置在所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的離所述有源區(qū)域最近的量子層和所述有源區(qū)域的離所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)最近的量子層之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的所述量子層的帶隙至少與所述有源區(qū)域的所述量子層(201)的帶隙一樣大。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求7至9之一所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述摻雜分布具有另外的摻雜尖峰(41)，其中在所述摻雜尖峰和所述另外的摻雜尖峰之間設(shè)置有所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的至少一個量子層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的所述量子結(jié)構(gòu)的部分區(qū)域(216)借助于所述另外的摻雜尖峰(45)而具有高的摻雜濃度。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求I至11之一所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述有源區(qū)域基于氮化物化合物半導(dǎo)體材料。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求I至12之一所述的半導(dǎo)體芯片，其中所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的晶體結(jié)構(gòu)具有V型溝槽。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求I至13之一所述的半導(dǎo)體芯片，其中移除用于所述半導(dǎo)體本體的所述半導(dǎo)體層序列的生長襯底。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體芯片,其中 -在所述至少一個摻雜尖峰中的摻雜濃度是在所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的鄰接于所述摻雜尖峰的區(qū)域中的摻雜濃度的至少五倍； -所述有源區(qū)域具有帶有至少一個量子層(201)的量子結(jié)構(gòu)；和 -所述多層結(jié)構(gòu)具有帶有多個量子層(211)的量子結(jié)構(gòu)，其中所述n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)的所述量子層的帶隙大于所述有源區(qū)域的所述量子層的帶隙。
全文摘要
提出一種半導(dǎo)體芯片(1)，其具有帶有半導(dǎo)體層序列的半導(dǎo)體本體(2)，其中用于產(chǎn)生輻射的有源區(qū)域(20)設(shè)置在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)(21)和p型導(dǎo)電的半導(dǎo)體層(22)之間。在n型導(dǎo)電的多層結(jié)構(gòu)中，形成具有至少一個摻雜尖峰(4)的摻雜分布。
文檔編號H01L33/06GK102687290SQ201080060204
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者于爾根·奧弗, 亞歷山大·沃爾特, 托比亞斯·邁耶, 瀧哲也, 約阿希姆·赫特功, 賴納·布滕戴奇, 馬蒂亞斯·彼得 申請人:歐司朗光電半導(dǎo)體有限公司