DE102016120419A1

DE102016120419A1 - Halbleiterkörper

Info

Publication number: DE102016120419A1
Application number: DE102016120419.6A
Authority: DE
Inventors: Marcus Eichfelder; Alexander Walter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-04-26
Also published as: JP2019532515A; WO2018077803A1; CN109891607B; CN109891607A; US20190237615A1; JP7034154B2; US11316067B2

Abstract

Es wird ein Halbleiterkörper (10) angegeben mit:einem n-dotierten Bereich (20),einem aktiven Bereich (60), undeinem p-dotierten Bereich (70), wobeider aktive Bereich (60) zwischen dem n-dotierten (20) und dem p-dotierten Bereich (70) angeordnet ist,der n-dotierte Bereich (20) umfasst:eine erste Schichtenfolge (30), welche Paare von alternierenden Schichten aufweist, wobeisich eine erste und eine zweite Schicht (31, 32) jedes Paars in ihrer Dotierkonzentration unterscheiden,die erste und die zweite Schicht (31, 32) jedes Paars bis auf ihre Dotierung die gleiche Materialzusammensetzung aufweisen, undeine zweite Schichtenfolge (50), welche Paare von alternierenden Schichten aufweist, wobeisich eine erste und eine zweite Schicht (51, 52) jedes Paars in ihrer Materialzusammensetzung unterscheiden, unddie zweite Schichtenfolge (50) zwischen der ersten Schichtenfolge (30) und dem aktiven Bereich (60) angeordnet ist.

Description

Es wird ein Halbleiterkörper angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen Halbleiterkörper anzugeben, der effizient betrieben werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers umfasst der Halbleiterkörper einen n-dotierten Bereich. Der n-dotierte Bereich ist mit zumindest einem n-Dotierstoff dotiert. Der n-dotierte Bereich kann eine oder mehrere n-dotierte Halbleiterschichten umfassen. Der n-dotierte Bereich kann auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen sein und sich lateral über das gesamte Aufwachssubstrat erstrecken.
Die lateralen Richtungen sind dabei diejenigen Richtungen, die zu einer Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers parallel verlaufen. Die lateralen Richtungen verlaufen senkrecht zur vertikalen Richtung, die zum Beispiel parallel zu einer Stapelrichtung und/oder einer Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers verläuft.
Ferner ist es möglich, dass das Aufwachssubstrat vom n-dotierten Bereich entfernt ist. Des Weiteren kann der n-dotierte Bereich einen dreidimensionalen Körper bilden, der beispielsweise quader- oder zylinderförmig sein kann. Es ist möglich, dass der n-dotierte Bereich keine homogene Dotierkonzentration aufweist. Das heißt, in manchen Bereichen des n-dotierten Bereichs kann die Dotierkonzentration größer sein als in anderen Bereichen des n-dotierten Bereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper einen aktiven Bereich. Im aktiven Bereich wird im Betrieb eine Funktion des Halbleiterkörpers wahrgenommen. Zum Beispiel kann der aktive Bereich dazu eingerichtet sein, elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder zu detektieren. Der Halbleiterkörper ist dann Teil eines optoelektronischen Bauteils. Der aktive Bereich kann dann zum Bespiel eine Mehrzahl von alternierend angeordneten Quantentopfschichten und Barriereschichten umfassen.
Weiter ist es möglich, dass der Halbleiterkörper Teil eines elektronischen Bauteils wie einer Diode, einem Transistor oder einem integrierten Schaltkreis ist. Der aktive Bereich ist dann entsprechend ausgebildet.
Der aktive Bereich kann auf dem n-dotierten Bereich aufgewachsen sein und sich in lateraler Richtung auf dem n-dotierten Bereich erstrecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper einen p-dotierten Bereich, wobei der aktive Bereich zwischen dem n-dotierten und dem p-dotierten Bereich angeordnet ist. Der p-dotierte Bereich ist mit zumindest einem p-Dotierstoff dotiert. Dass der aktive Bereich zwischen dem n-dotierten und p-dotierten Bereich angeordnet ist, kann bedeuten, dass der n-dotierte Bereich, der aktive Bereich und der p-dotierte Bereich in der vertikalen Richtung übereinander angeordnet sind. Der p-dotierte Bereich kann also auf dem aktiven Bereich aufgewachsen sein und sich in lateraler Richtung auf dem aktiven Bereich erstrecken. Der p-dotierte Bereich kann durch eine p-dotierte Halbleiterschicht gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers umfasst der n-dotierte Bereich eine erste Schichtenfolge, welche Paare von alternierenden Schichten aufweist, wobei sich eine erste und eine zweite Schicht jedes Paars in ihrer Dotierkonzentration unterscheiden und die erste und die zweite Schicht jedes Paares bis auf ihre Dotierung die gleiche Materialzusammensetzung aufweisen. Die erste Schichtenfolge weist also eine Mehrzahl von alternierend angeordneten ersten und zweiten Schichten der ersten Schichtenfolge auf. Dabei sind die ersten und zweiten Schichten der ersten Schichtenfolge in der vertikalen Richtung übereinander angeordnet.
Dabei ist entweder die Dotierkonzentration der ersten Schicht größer als die Dotierkonzentration der zweiten Schicht oder die Dotierkonzentration der zweiten Schicht größer als die Dotierkonzentration der ersten Schicht. Dies kann bedeuten, dass beispielsweise die erste Schicht dotiert ist und die zweite Schicht nominell undotiert ist. „Nominell undotiert“ bedeutet hier und im Folgenden, dass während des Wachstums der zweiten Schicht kein Dotierstoff zur Verfügung gestellt wird. Die zweite Schicht kann in diesem Fall jedoch eine Dotierkonzentration aufweisen, die durch Diffusion des Dotierstoffs aus der ersten Schicht in die zweite Schicht verursacht ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers umfasst der n-dotierte Bereich eine zweite Schichtenfolge, welche Paare von alternierenden Schichten aufweist, wobei sich eine erste und eine zweite Schicht jedes Paars in ihrer Materialzusammensetzung unterscheiden. Die zweite Schichtenfolge weist also eine Mehrzahl von alternierend angeordneten ersten und zweiten Schichten auf. Diese sind in der vertikalen Richtung übereinander angeordnet. Das bedeutet, der Unterschied der Materialzusammensetzungen der ersten und der zweiten Schicht ist nicht nur durch ihre Dotierstoffkonzentration gegeben, sondern durch die Materialien, durch die sie gebildet sind abgesehen von Dotierstoffen. Mindestens eine Schicht jedes Paars der zweiten Schichtenfolge kann n-leitend dotiert sein. Es ist auch möglich, dass alle Schichten der zweiten Schichtenfolge n-dotiert sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers ist die zweite Schichtenfolge zwischen der ersten Schichtenfolge und dem aktiven Bereich angeordnet. Das bedeutet, dass die erste Schichtenfolge, die zweite Schichtenfolge und der aktive Bereich in der vertikalen Richtung übereinander angeordnet sind. Die zweite Schichtenfolge kann also auf die erste Schichtenfolge aufgewachsen werden und die aktive Schicht kann auf die zweite Schichtenfolge aufgewachsen werden.
Der Halbleiterkörper kann auf einem Substrat aufgewachsen sein. Der Halbleiterkörper kann epitaktisch durch metallorganische Gasphasenepitaxie auf einem Substrat aufgewachsen sein. Es ist auch möglich, dass der Halbleiterkörper frei von einem Aufwachssubstrat ist und sich auf einem Trägerelement befindet, welches nachträglich nach dem Aufwachsen am Halbleiterkörper befestigt wird. Somit kann der Halbleiterkörper ein Dünnfilm-Halbleiterkörper sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers umfasst der Halbleiterkörper einen n-dotierten Bereich, einen aktiven Bereich und einen p-dotierten Bereich. Der aktive Bereich ist zwischen dem n-dotierten und dem p-dotierten Bereich angeordnet. Der n-dotierte Bereich umfasst eine erste Schichtenfolge, welche Paare von alternierenden Schichten aufweist, wobei sich eine erste und eine zweite Schicht jedes Paars in ihrer Dotierstoffkonzentration unterscheiden und die erste und die zweite Schicht jedes Paars bis auf ihre Dotierung die gleiche Materialzusammensetzung aufweisen. Der n-dotierte Bereich umfasst weiter eine zweite Schichtenfolge, welche Paare von alternierenden Schichten aufweist, wobei sich eine erste und eine zweite Schicht jedes Paars in ihrer Materialzusammensetzung unterscheiden. Die zweite Schichtenfolge ist zwischen der ersten Schichtenfolge und dem aktiven Bereich angeordnet.
Dem hier beschriebenen Halbleiterkörper liegt dabei unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass die erste Schichtenfolge des Halbleiterkörpers einen Schutz vor elektrostatischer Entladung bildet. Weist der Halbleiterkörper die erste Schichtenfolge auf, ist die Ausfallrate des Halbleiterkörpers bei elektrostatischer Aufladung überraschend stark reduziert. Weist der Halbleiterkörper die zweite Schichtenfolge auf, kann zudem eine Diffusion von Dotierstoffen und anderen Verunreinigungen in den aktiven Bereich verhindert oder verringert werden. Außerdem werden mit der zweiten Schichtenfolge topographische Unebenheiten der darunterliegenden Schichten ausgeglichen, bevor der aktive Bereich auf die zweite Schichtenfolge aufgewachsen wird. Durch die Vermeidung von Dotierstoffen und anderen Verunreinigungen im aktiven Bereich und durch die Vermeidung von topographischen Unebenheiten vor dem Wachstum des aktiven Bereichs kann der Halbleiterkörper effizienter betrieben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Schicht jedes Paars der ersten Schichtenfolge dotiert und die zweite Schicht jedes Paars der ersten Schichtenfolge nominell undotiert. Ein Halbleiterkörper mit der ersten Schichtenfolge mit den dotierten und undotierten Schichten kann eine verbesserte Stabilität gegen elektrostatische Entladung aufweisen im Vergleich zu einem Halbleiterkörper mit einer Schichtenfolge, welche durchgehend dotiert ist. Die Ausfallrate bei elektrostatischer Entladung kann dadurch wesentlich reduziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert der Halbleitkörper auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. Das bedeutet insbesondere, dass zumindest manche der Bereiche des Halbleiterkörpers ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al_nGa_mIn_1-n-mN aufweisen oder aus diesem besteht, wobei 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n+m ≤ 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es beispielsweise ein oder mehrere Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (Al, Ga, In, N), auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Der n-dotierte Bereich des Halbleiterkörpers kann teilweise mit n-dotiertem Galliumnitrid (GaN) gebildet sein. Als n-Dotierstoff kommt insbesondere Silizium zum Einsatz.
Der aktive Bereich kann zum Beispiel mit Indiumgalliumnitrid (InGaN) und GaN oder Indiumgalliumaluminiumnitrid (InGaAlN) und Galliumaluminiumnitrid (GaAlN) gebildet sein. Einige der Schichten im aktiven Bereich können n-dotiert sein. Der p-dotierte Bereich kann insbesondere mit p-dotiertem GaN gebildet sein.
Die erste und die zweite Schicht der ersten Schichtenfolge können mit GaN gebildet sein. In jedem Fall sind die erste und die zweite Schicht der ersten Schichtenfolge mit dem gleichen Material gebildet bis auf die Dotierstoffkonzentration in den Schichten.
Die erste Schicht der zweiten Schichtenfolge der zweiten Schichtenfolge kann mit InGaN gebildet sein und die zweite Schicht der zweiten Schichtenfolge kann mit GaN gebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass die erste Schicht der zweiten Schichtenfolge mit GaN gebildet ist und dass die zweite Schicht der zweiten Schichtenfolge mit InGaN gebildet ist. In jedem Fall sind die erste und die zweite Schicht der zweiten Schichtenfolge mit unterschiedlichen Materialien gebildet. Das Aufwachssubstrat des Halbleiterkörpers kann beispielsweise durch Saphir oder Silizium gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform basieren der n-dotierte Bereich und der p-dotierte Bereich auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial und die erste Schichtenfolge ist nominell frei von Indium. Das bedeutet, die dotierten ersten Schichten der ersten Schichtenfolge können insbesondere durch GaN gebildet sein. Dass die erste Schichtenfolge nominell frei von Indium ist, bedeutet, dass Indium nicht absichtlich während des Wachstums der ersten Schichtenfolge eingebracht wird. Es ist jedoch möglich, dass Indium aus anderen Bereichen des Halbleiterkörpers teilweise in die erste Schichtenfolge eindiffundiert und dort in sehr geringen Konzentrationen vorhanden ist. Zum Beispiel beträgt die der Anteil von Indium um Halbleitermaterial der ersten Schichtenfolge höchstens 5%, insbesondere höchstens 1%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der aktive Bereich zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, ausgebildet. Bei dem Halbleiterkörper kann es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode handeln. Die Leuchtdiode kann beispielsweise elektromagnetische Strahlung im ultravioletten, blauen oder grünen Spektralbereich emittieren. Es ist auch möglich, dass die Leuchtdiode in mehreren der genannten Spektralbereiche elektromagnetische Strahlung emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist zwischen der ersten Schichtenfolge und der zweiten Schichtenfolge eine Zwischenschicht angeordnet, welche eine Dotierstoffkonzentration von wenigstens 1 × 10¹⁸ pro cm³ aufweist. Bei dem Dotierstoff kann es sich beispielsweise um Silizium handeln. Weist die Zwischenschicht eine höhere Dotierstoffkonzentration als die erste Schichtenfolge auf oder mindestens eine genau so hohe Dotierstoffkonzentration wie die n-dotierten Schichten der ersten Schichtenfolge, kann der aktive Bereich besser auf die unterliegenden Schichten aufgewachsen werden. Das kann bedeuten, dass die zweite Schichtenfolge mechanisch und elektrisch in besserem Kontakt mit der ersten Schichtenfolge ist und dass auch der aktive Bereich mechanisch und elektrisch in besserem Kontakt mit der zweiten Schichtenfolge ist. Mit anderen Worten kann die Zwischenschicht einen elektrischen Kontaktwiderstand zwischen der ersten und der zweiten Schichtenfolge reduzieren und die Zwischenschicht dient zudem als mechanische Verbindungsschicht zwischen den beiden Schichtenfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Zwischenschicht topographisch flach. Das bedeutet, dass die Zwischenschicht besonders geringe Rauigkeit aufweist, die geringer ist, als die Rauigkeit ohne die Zwischenschicht wäre. Da die Zwischenschicht topographisch flach ist, kann auch der aktive Bereich, welcher auf der zweiten Schichtenfolge aufgewachsen wird, auf einer topographisch flachen Oberfläche aufgewachsen werden. Dadurch kann der Halbleiterkörper effizienter betrieben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Schichtdicke der ersten Schicht der ersten Schichtenfolge wenigstens 1 nm und höchstens 30 nm und die Schichtdicke der zweiten Schicht der ersten Schichtenfolge wenigstens 30 nm und höchstens 100 nm. Das bedeutet, dass die Schichten in vertikaler Richtung die angegebenen Schichtdicken aufweisen. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der ersten Schicht der ersten Schichtenfolge wenigstens 10 nm und höchstens 15 nm. Bevorzugt beträgt die Schichtdicke der zweiten Schicht der ersten Schichtenfolge wenigstens 40 nm und höchstens 60 nm. Aufgrund der Größe der Schichtdicken kann eine Diffusion der Dotierstoffe aus den dotierten Schichten in die undotierten Schichten verringert sein. Damit ist es möglich, dass die Dotierstoffe im Wesentlichen nur in Randbereiche der undotierten Schichten, welche an die dotierten Schichten grenzen, eindiffundieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt die Anzahl der Paare der ersten Schichtenfolge wenigstens 1 und höchstens 10. Das bedeutet, dass die erste Schichtenfolge wenigstens eine und höchstens zehn erste Schichten aufweist und genauso viele zweite wie erste Schichten aufweist. Bevorzugt beträgt die Anzahl der Paare der ersten Schichtenfolge wenigstens drei und höchstens fünf. Vorteilhafterweise kann bereits mit dieser geringen Anzahl von Paaren der ersten Schichtenfolge eine deutlich erhöhte Stabilität gegen elektrostatische Entladung erreicht werden. Es ist also möglich, die Stabilität gegen elektrostatische Entladung zu verbessern, ohne dass die Dicke des Halbleiterkörpers wesentlich vergrößert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die erste Schicht der ersten Schichtenfolge eine Dotierstoffkonzentration von höchstens 1 x 10¹⁸ pro cm³ auf. Die erste Schicht der ersten Schichtenfolge kann beispielsweise mit Silizium dotiert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Schichtdicke der zweiten Schichtenfolge kleiner oder gleich 50 nm. Die Schichtdicke der ersten und zweiten Schichten der zweiten Schichtenfolge kann beispielsweise maximal 5 nm betragen. Bevorzugt kann die Schichtdicke der ersten und zweiten Schichten der zweiten Schichtenfolge wenigstens 0,5 und höchstens 2 nm betragen. Durch eine Schichtdicke der zweiten Schichtenfolge von kleiner oder gleich 50 nm kann eine möglichst geringe Vorwärtsspannung des Halbleiterkörpers erreicht werden.
Im Folgenden werden hier beschriebene Halbleiterkörper in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper gemäß einem Ausführungsbeispiel.
In 3 ist die Ausfallrate bei elektrostatischer Aufladung für zwei Halbleiterkörper dargestellt.
In 4 ist die Dotierstoffkonzentration verschiedener Schichten eines Halbleiterkörpers dargestellt.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 10. Der Halbleiterkörper 10 weist einen n-dotierten Bereich 20 auf. Der n-dotierte Bereich 20 kann sich auf einem Aufwachssubstrat oder einem Trägerelement befinden. Der n-dotierte Bereich 20 weist eine n-Kontaktschicht 21 auf. In einer vertikalen Richtung z ist auf der n-Kontaktschicht 21 eine n-dotierte Zwischenschicht 22 angeordnet. Die n-dotierte Zwischenschicht 22 und die n-Kontaktschicht 21 können durch n-dotiertes GaN gebildet sein.
Auf der Zwischenschicht 22 ist eine zweite Schichtenfolge 50 angeordnet. Die zweite Schichtenfolge 50 weist Paare von alternierend angeordneten ersten und zweiten Schichten 51, 52 auf. In 1 sind repräsentativ nur jeweils eine erste Schicht 51 und eine zweite Schicht 52 der zweiten Schichtenfolge 50 dargestellt. Die zweite Schichtenfolge 50 kann eine Mehrzahl von alternierenden ersten und zweiten Schichten 51, 52 umfassen. Dabei kann die erste Schicht 51 der zweiten Schichtenfolge 50 mit InGaN gebildet sein und die zweite Schicht 52 der zweiten Schichtenfolge 50 mit GaN. Auf der zweiten Schichtenfolge 50 ist ein aktiver Bereich 60 angeordnet. Auf dem aktiven Bereich 60 ist ein p-dotierter Bereich 70 angeordnet.
Im Halbleiterkörper 10, welcher in 1 dargestellt ist, verhindert die zweite Schichtenfolge 50 eine Diffusion von Dotierstoffen und anderen Fremdatomen in den aktiven Bereich 60 und deshalb kann der Halbleiterkörper 10 effizienter betrieben werden.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Halbleiterkörper 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Halbleiterkörper 10 weist einen n-dotierten Bereich 20 und einen p-dotierten Bereich 70 auf. Der n-dotierte Bereich 20 weist eine n-Kontaktschicht 21 auf.
In vertikaler Richtung z ist auf der n-Kontaktschicht 21 eine erste Schichtenfolge 30 angeordnet. Die erste Schichtenfolge 30 umfasst Paare von alternierend angeordneten ersten Schichten 31 und zweiten Schichten 32. Dabei sind die ersten Schichten 31 n-dotiert mit Silizium und die zweiten Schichten 32 nominell undotiert. Das bedeutet, die zweiten Schichten 32 sind nicht absichtlich dotiert, es kann jedoch vorkommen, dass Dotierstoffe aus den ersten Schichten 31 in die zweiten Schichten 32 eindiffundieren. Die ersten Schichten 31 der ersten Schichtenfolge 30 weisen eine Dotierstoffkonzentration von höchstens 1 * 10¹⁸ 1/cm³ auf. Die erste und die zweite Schicht 31, 32 jedes Paars unterscheiden sich somit in ihrer Dotierkonzentration und sie weisen bis auf ihre Dotierung die gleiche Materialzusammensetzung auf. Die n-Kontaktschicht 21 und die erste Schichtenfolge 30 können mit GaN gebildet sein.
In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Schichtenfolge 30 drei Paare von ersten und zweiten Schichten 31, 32.
In vertikaler Richtung z ist auf der ersten Schichtenfolge 30 eine Zwischenschicht 40 angeordnet. Die Zwischenschicht 40 kann mit GaN gebildet sein und mit Silizium n-dotiert sein mit einer Dotierstoffkonzentration von wenigstens 1 * 10¹⁸ pro cm³. Durch die hohe Dotierstoffkonzentration der Zwischenschicht 40 kann ein aktiver Bereich 60 mit verbesserter Qualität aufgewachsen werden und die Stabilität des Halbleiterkörpers gegen elektrostatische Entladung wird erhöht.
Auf der Zwischenschicht 40 ist eine zweite Schichtenfolge 50 angeordnet. Die zweite Schichtenfolge 50 umfasst Paare von alternierend angeordneten ersten Schichten 51 und zweiten Schichten 52. Die ersten Schichten 51 der zweiten Schichtenfolge 50 können mit InGaN gebildet sein und die zweiten Schichten 52 der zweiten Schichtenfolge 50 können mit GaN gebildet sein. Die erste und die zweite Schicht 51, 52 jedes Paars unterscheiden sich somit in ihrer Materialzusammensetzung. In 2 sind repräsentativ nur jeweils eine erste Schicht 51 und eine zweite Schicht 52 der zweiten Schichtenfolge 50 dargestellt. Die zweite Schichtenfolge 50 kann eine Mehrzahl von alternierenden ersten und zweiten Schichten 51, 52 umfassen. Die Schichtdicke der zweiten Schichtenfolge 50 ist kleiner oder gleich 50 nm.
Auf der zweiten Schichtenfolge 50 ist der aktive Bereich 60 aufgebracht. Die zweite Schichtenfolge 50 ist somit zwischen der ersten Schichtenfolge 30 und dem aktiven Bereich 60 angeordnet. Der aktive Bereich 60 kann beispielsweise eine Mehrfachquantentopfstruktur umfassen, welche eine Mehrzahl von alternierend angeordneten Quantentopfschichten und Barriereschichten umfasst. Die Barriereschichten können mit GaAlN oder GaN gebildet sein und die Quantentopfschichten können mit InAlGaN oder InGaN gebildet sein. Auf dem aktiven Bereich 60 ist der p-dotierte Bereich 70 angeordnet. Der aktive Bereich 60 ist also zwischen dem n-dotierten und dem p-dotierten Bereich 20, 70 angeordnet.
Durch das Einbringen der ersten Schichtenfolge 30 in den Halbleiterkörper 10 kann die Stabilität gegen elektrostatische Entladung des Halbleiterkörpers 10 erhöht werden. Durch das Einbringen der zweiten Schichtenfolge 50 in den Halbleiterkörper 10 kann der Halbleiterkörper 10 effizienter betrieben werden, da die Diffusion von Dotierstoffen und anderen Verunreinigungen in den aktiven Bereich 60 durch die zweite Schichtenfolge 50 verhindert oder verringert wird.
In 3 ist die Ausfallrate bei elektrostatischer Aufladung für den Halbleiterkörper 10, welcher in 1 dargestellt ist, und den Halbleiterkörper 10, welcher in 2 dargestellt ist, gezeigt. Auf der y-Achse ist die Ausfallrate im 2 kV HBM (human body model)-Test, also bei einer Entladung von 2 kV, aufgetragen. Auf der x-Achse ist links die Ausfallrate für den Halbleiterkörper 10, welcher in 1 dargestellt ist, gezeigt und rechts die Ausfallrate für den Halbleiterkörper 10, welcher in 2 dargestellt ist, gezeigt. Für den Halbleiterkörper 10 aus 1 beträgt die Ausfallrate etwa 90 Prozent. Dagegen beträgt die Ausfallrate für den Halbleiterkörper 10 aus 2 weniger als 10 Prozent. Ein Unterschied zwischen den Halbleiterkörpern 10 in den 1 und 2 besteht darin, dass der Halbleiterkörper 10 in 2 zusätzlich zur zweiten Schichtenfolge 50 auch die erste Schichtenfolge 30 aufweist. Durch das Einbringen der ersten Schichtenfolge 30 kann also die Ausfallrate bei elektrostatischer Entladung in überraschender Weise wesentlich reduziert werden.
In 4 ist die Dotierstoffkonzentration verschiedener Schichten eines Ausführungsbeispiels des Halbleiterkörpers 10 gezeigt, wie er zum Beispiel in der 2 dargestellt ist. Die Dotierstoffkonzentration wurde mittels Sekundärionenmassenspektroskopie bestimmt. Auf der y-Achse ist die Dotierstoffkonzentration in pro cm³ aufgetragen und auf der x-Achse ist die Tiefe, aus welcher die Sekundärionen detektiert werden, in nm aufgetragen. Eine Tiefe von 0 nm entspricht dabei der Oberfläche des Halbleiterkörpers 10. Der Peak um 250 nm herum bezieht sich auf die Zwischenschicht 40. Diese weist eine Dotierstoffkonzentration von etwa 1 * 10¹⁹ 1/cm³ auf. Zwischen etwa 290 nm und 430 nm Tiefe befindet sich die erste Schichtenfolge 30. Aufgrund der geringen Schichtdicken der ersten und zweiten Schichten 31, 32 der ersten Schichtenfolge 30 können diese im Spektrum nicht zugeordnet werden. Es ist zu erkennen, dass die erste Schichtenfolge 30 eine geringere Dotierstoffkonzentration als die Zwischenschicht 40 aufweist.
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

10:: Halbleiterkörper
20:: n-dotierter Bereich
21:: n-Kontaktschicht
22:: Zwischenschicht
30:: erste Schichtenfolge
31:: erste Schicht der ersten Schichtenfolge
32:: zweite Schicht der ersten Schichtenfolge
40:: Zwischenschicht
50:: zweite Schichtenfolge
51:: erste Schicht der zweiten Schichtenfolge
52:: zweite Schicht der zweiten Schichtenfolge
60:: aktiver Bereich
70:: p-dotierter Bereich
z:: vertikale Richtung

Claims

Halbleiterkörper (10) mit: - einem n-dotierten Bereich (20), - einem aktiven Bereich (60), und - einem p-dotierten Bereich (70), wobei - der aktive Bereich (60) zwischen dem n-dotierten (20) und dem p-dotierten Bereich (70) angeordnet ist, - der n-dotierte Bereich (20) umfasst: - eine erste Schichtenfolge (30), welche Paare von alternierenden Schichten (31, 32) aufweist, wobei - sich eine erste und eine zweite Schicht (31, 32) jedes Paars in ihrer Dotierkonzentration unterscheiden, - die erste und die zweite Schicht (31, 32) jedes Paars bis auf ihre Dotierung die gleiche Materialzusammensetzung aufweisen, und - eine zweite Schichtenfolge (50), welche Paare von alternierenden Schichten (51, 52) aufweist, wobei - sich eine erste und eine zweite Schicht (51, 52) jedes Paars in ihrer Materialzusammensetzung unterscheiden, und - die zweite Schichtenfolge (50) zwischen der ersten Schichtenfolge (30) und dem aktiven Bereich (60) angeordnet ist.
Halbleiterkörper (10) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste Schicht (31) jedes Paars der ersten Schichtenfolge (30) dotiert ist und die zweite Schicht (32) jedes Paars der ersten Schichtenfolge (30) nominell undotiert ist.
Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der n-dotierte Bereich (20) und der p-dotierte Bereich (70) auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basieren und die erste Schichtenfolge (30) des n-dotierten Bereichs nominell frei von Indium ist.
Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der aktive Bereich (60) zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von Licht, ausgebildet ist.
Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zwischen der ersten Schichtenfolge (30) und der zweiten Schichtenfolge (50) eine Zwischenschicht (40) angeordnet ist, welche eine Dotierstoffkonzentration von wenigstens 1 * 10¹⁸ 1/cm³ aufweist.
Halbleiterkörper (10) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem die Zwischenschicht (40) topografisch flach ist.
Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Schichtdicke der ersten Schicht (31) der ersten Schichtenfolge (30) wenigstens 1 nm und höchstens 30 nm beträgt und die Schichtdicke der zweiten Schicht (32) der ersten Schichtenfolge (30) wenigstens 30 nm und höchstens 100 nm beträgt.
Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Anzahl der Paare der ersten Schichtenfolge (30) wenigstens 1 und höchstens 10 beträgt.
Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Schicht (31) der ersten Schichtenfolge (30) eine Dotierstoffkonzentration von höchstens 1 * 10¹⁸ 1/cm³ aufweist.
Halbleiterkörper (10) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Schichtdicke der zweiten Schichtenfolge (50) kleiner oder gleich 50 nm ist.