DE102017121484A1

DE102017121484A1 - Halbleiterkörper und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers

Info

Publication number: DE102017121484A1
Application number: DE102017121484.4A
Authority: DE
Inventors: Ingrid Koslow; Massimo Drago; Joachim Hertkorn; Alexander Frey
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2018-12-27
Also published as: CN110892535B; WO2018234159A1; US20210091267A1; US11502224B2; CN110892535A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterkörper (1) umfassend ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit einem p-leitenden Bereich (10), der mit einem p-Dotierstoff dotiert ist, wobei der p-leitende Bereich (10) zumindest einen ersten (101), einen zweiten (102) und einen dritten (103) Abschnitt umfasst, der zweite Abschnitt (102) zwischen dem ersten (101) und dem dritten Abschnitt (103) angeordnet ist, der zweite Abschnitt (102) direkt an den ersten (101) und den dritten (103) Abschnitt angrenzt, und die Indiumkonzentration (I) zumindest einer der Abschnitte (101, 102, 103) unterschiedlich von den Indiumkonzentrationen (I) der anderen beiden Abschnitte (101, 102, 103) ist.

Description

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102017113765.3 , deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Es wird ein Halbleiterkörper angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen Halbleiterkörper anzugeben, der verbesserte elektrische und/oder optische Eigenschaften aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterkörpers anzugeben.
Bei dem Halbleiterkörper handelt es sich beispielsweise um einen Teil einer elektronischen oder optoelektronischen Komponente. Beispielsweise handelt es sich bei der optoelektronischen Komponente, welche mit dem Halbleiterkörper gebildet ist, um eine strahlungsemittierende oder Strahlung detektierende Komponente, wie zum Beispiel einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip. Insbesondere kann der Halbleiterkörper dazu eingerichtet sein, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu emittieren oder zu detektieren.
Beispielsweise ist der Halbleiterkörper mit einem Halbleitermaterial gebildet. Insbesondere kann der Halbleiterkörper aus Halbleitermaterial bestehen. Der Halbleiterkörper kann mit Bereichen gebildet sein, welche unterschiedliche Dotierungen aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Beispielsweise basiert der Halbleiterkörper auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial. „Auf einem Nitridverbindungshalbleitermaterial basierend“ bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die Halbleiterschichtenfolge oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest einen aktiven Bereich, ein Nitridverbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise Al_nGa_mIn₁-_n-mN, aufweist 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.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper einen p-leitenden Bereich, der mit einem p-Dotierstoff dotiert ist. Der p-Dotierstoff erzeugt beispielsweise Störstellen im Verbindungshalbleitermaterial des Halbleiterkörpers und verändert Eigenschaften, insbesondere elektrische und/oder optische Eigenschaften, des Halbleiterkörpers. Bei dem p-Dotierstoff handelt es sich um einen Dotierstoff, welcher innerhalb des Halbleiterkörpers als Elektronenakzeptor fungiert. Beispielsweise umfasst der p-Dotierstoff Magnesium oder besteht aus Magnesium.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der p-leitende Bereich zumindest einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt. Insbesondere kann der p-leitende Bereich mehrere erste, mehrere zweite und mehrere dritte Abschnitte umfassen. Die Abschnitte unterscheiden sich beispielsweise durch ihre Materialzusammensetzung. Die Abschnitte erstrecken sich in lateralen Richtungen entlang der Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers. Insbesondere können die Abschnitte senkrecht zur lateralen Richtung kongruent zueinander sein. Zum Beispiel erstreckt sich jeder Abschnitt senkrecht zur lateralen Richtung über die gesamte Querschnittsfläche des Halbleiterkörpers. Jeder Abschnitt umfasst dann zumindest eine Schicht des Halbleiterkörpers. Die Schichten des Halbleiterkörpers sind zum Beispiel epitaktisch übereinander abgeschieden und entlang der Wachstumsrichtung übereinander gestapelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterkörpers ist der zweite Abschnitt zwischen dem ersten und dem dritten Abschnitt angeordnet. Beispielsweise stehen der erste Abschnitt und der dritte Abschnitt nicht in direktem Kontakt zueinander, sondern sind zumindest durch den zweiten Abschnitt voneinander getrennt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt der zweite Abschnitt direkt an den ersten und den dritten Abschnitt. Beispielsweise steht der zweite Abschnitt mit dem dritten Abschnitt und/oder dem ersten Abschnitt in direktem Kontakt. Der zweite Abschnitt kann mit dem dritten und/oder ersten Abschnitt stoffschlüssig verbunden sein. Beispielsweise sind der erste und/oder der dritte Abschnitt über intermolekulare Bindungskräfte stoffschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere können die Abschnitte nur unter zumindest teilweiser Zerstörung einer der Abschnitte voneinander gelöst werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Indiumkonzentration zumindest einer der Abschnitte unterschiedlich von den Indiumkonzentrationen der anderen beiden Abschnitte. Beispielsweise weist einer der Abschnitte eine höhere Indiumkonzentration als die beiden anderen Abschnitte auf. Alternativ weist einer der Abschnitte eine geringere Indiumkonzentration als die anderen beiden Abschnitte auf. Beispielsweise ist in einem der Abschnitte die Indiumkonzentration zumindest zehnmal höher oder zumindest zehnmal geringer, insbesondere zumindest 100-mal höher oder zumindest 100-mal geringer, als in den beiden anderen Abschnitten. Dabei ist es insbesondere möglich, dass alle Abschnitte eine Indiumkonzentration größer Null aufweisen. Das heißt dann, dass alle Abschnitte Indium enthalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit einem p-leitenden Bereich, der mit einem p-Dotierstoff dotiert ist, wobei der p-leitende Bereich zumindest einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt umfasst, der zweite Abschnitt zwischen dem ersten und dem dritten Abschnitt angeordnet ist, der zweite Abschnitt direkt an den ersten Abschnitt und den dritten Abschnitt angrenzt, und die Indiumkonzentration zumindest einer der Abschnitte unterschiedlich von den Indiumkonzentrationen der anderen beiden Abschnitte ist.
Einem hier beschriebenen Halbleiterkörper liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Um innerhalb einzelner Abschnitte eines p-leitenden Bereichs die optischen und/oder elektrischen Eigenschaften eines p-leitenden Materials eines Halbleiterkörpers gezielt anzupassen, werden in den Abschnitten unterschiedliche Konzentrationen eines p-Dotierstoffs benötigt.
Der hier beschriebene Halbleiterkörper macht nun unter anderem von der Idee Gebrauch, die Konzentration eines p-Dotierstoffs innerhalb eines p-leitenden Bereichs eines Halbleiterkörpers mittels der Zugabe von Indium zu beeinflussen. Dabei wurde überraschend festgestellt, dass in Abschnitten, in denen der Halbleiterkörper eine erhöhte Indiumkonzentration aufweist, dieser eine erhöhte Akzeptanz für den Einbau des p-Dotierstoffs, insbesondere Magnesium, aufweist. Insbesondere wird mittels einer erhöhten Konzentration von Indium im Halbleiterkörper eine Segregation von p-Dotierstoffatomen an der Oberfläche des Halbleiterkörpers, während des epitaktischen Wachstums des Halbleiterkörpers, reduziert, da ansonsten segregierte p-Dotierstoffatome verbessert in den Halbleiterkörper integriert werden. Vorteilhafterweise ermöglicht dies besonders hohe Änderungsraten der Konzentration des p-Dotierstoffs entlang der Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der erste, der zweite und der dritte Abschnitt unterschiedliche Konzentrationen des p-Dotierstoffs auf, wobei der zweite Abschnitt eine höhere Konzentration des p-Dotierstoffs als der erste Abschnitt aufweist, und der zweite Abschnitt eine höhere Indiumkonzentration als der erste Abschnitt aufweist. Beispielsweise variiert die Indiumkonzentration und/oder die Konzentration des p-Dotierstoffs quer zur Haupterstreckungsrichtung des Halbleiterkörpers. Insbesondere kann die Indiumkonzentration und/oder die Konzentration des p-Dotierstoffs entlang der Haupterstreckungsrichtung eines Abschnitts innerhalb eines Toleranzbereichs von beispielsweise maximal 5% relativ, insbesondere maximal 1% relativ, konstant sein.
Beispielsweise kann der zweite Abschnitt eine Konzentration des p-Dotierstoffs von zumindest 2×10¹⁹ Atomen pro cm³ aufweisen. Weiter kann der zweite Abschnitt eine Indiumkonzentration von zumindest 1×10¹⁸ Atomen pro cm³ aufweisen. Insbesondere kann der Halbleiterkörper zumindest 5% Indium im zweiten Abschnitt aufweisen. Der erste Abschnitt kann beispielsweise eine Konzentration des p-Dotierstoffs von maximal 2×10¹⁹ Atomen pro cm³ aufweisen. Insbesondere kann der erste Abschnitt eine Indiumkonzentration von maximal 1×10¹⁷ Atomen pro cm³ aufweisen. Beispielsweise kann der Halbleiterkörper maximal 1% Indium im ersten Abschnitt aufweisen. Vorteilhafterweise ist mittels der erhöhten Indiumkonzentration im zweiten Abschnitt die Magnesiumkonzentration, in dem Abschnitt mit der erhöhten Indiumkonzentration, entlang der Wachstumsrichtung des Abschnitts mit einer besonders hohen Änderungsrate einstellbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen der erste, der zweite und der dritte Abschnitt unterschiedliche Konzentrationen des p-Dotierstoffs auf, wobei der zweite Abschnitt eine höhere Indiumkonzentration als der erste Abschnitt aufweist, und der zweite Abschnitt eine höhere Konzentration des p-Dotierstoffs als der dritte Abschnitt aufweist. Beispielsweise weist der zweite Abschnitt eine Indiumkonzentration von zumindest 1×10¹⁸ Atomen pro cm³ auf und/oder der erste Abschnitt eine Indiumkonzentration von maximal 1×10¹⁷ Indium Atomen pro cm³ auf. Weiter weist beispielsweise der zweite Abschnitt eine Konzentration des p-Dotierstoffs von zumindest 2×10¹⁹ Atomen pro cm³ auf und der dritte Abschnitt eine Konzentration des p-Dotierstoffs von maximal 2×10¹⁹ Atomen pro cm³ auf. Vorteilhafterweise ermöglicht die erhöhte Indiumkonzentration im zweiten Abschnitt eine besonders hohe Änderungsrate der Konzentration des p-Dotierstoffs beim Übergang vom zweiten zum dritten Abschnitt. Insbesondere reduziert die erhöhte Indiumkonzentration, während des epitaktischen Wachstums des zweiten Abschnitts, ein Anlagern von p-Dotierstoffatomen an der Oberfläche des Halbleiterkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt ein lokales Maximum auf. Beispielsweise steigt die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt in Richtung des dritten Abschnitts zunächst an. Weiter kann die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt in Richtung des dritten Abschnitts abfallen. Insbesondere weist die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt einen größeren Wert als die Konzentration des p-Dotierstoffs im ersten Abschnitt auf. Beispielsweise sinkt die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt, in Richtung des dritten Abschnitts, unter die Konzentration des p-Dotierstoffs im ersten Abschnitt. Insbesondere kann die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt höher sein als im ersten und dritten Abschnitt. Vorteilhafterweise kann mittels einer Änderung der Indiumkonzentration im Halbleiterkörper das Maximum der Konzentration des p-Dotierstoffs innerhalb des Halbleiterkörpers gezielt innerhalb einer vorgebbaren Region anordenbar sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Konzentration des p-Dotierstoffs im p-leitenden Bereich, senkrecht zur Haupterstreckungsebene des ersten, zweiten und dritten Abschnitts, eine Änderungsrate von zumindest ±1×10²⁰ Atomen pro cm³ pro µm, bevorzugt zumindest ±1×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm, auf. Insbesondere weist der p-leitende Bereich eine Änderungsrate des p-Dotierstoffs von zumindest ±12×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm ausschließlich in Abschnitten auf, in denen die Indiumkonzentration zumindest 1×10¹⁸ Atome pro cm³ beträgt. Beispielsweise bei einem Übergang in Wachstumsrichtung von einem ersten Abschnitt zu einem zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt eine geringere maximale Konzentration des p-Dotierstoffs als der zweite Abschnitt aufweist, nimmt die Konzentration des p-Dotierstoffs betragsmäßig mit einer maximalen Änderungsrate von mindestens 2×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm, insbesondere mit einer maximalen Änderungsrate von mindestens 4×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm, zu. Beispielsweise bei einem Übergang in Wachstumsrichtung von einem ersten Abschnitt zu einem zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt eine höhere maximale Konzentration des p-Dotierstoffs als der zweite Abschnitt aufweist, nimmt die Konzentration des p-Dotierstoffs betragsmäßig mit einer maximalen Änderungsrate von mindestens 1×10²⁰ Atomen pro cm³ pro µm, insbesondere mindestens 2×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm, ab. Vorteilhafterweise ermöglicht diese besonders hohe Änderungsrate der Konzentration des p-Dotierstoffs ein besonders exaktes Einstellen der optischen und/oder elektronischen Eigenschaften des p-leitenden Bereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper einen aktiven Bereich. Weiter umfasst der p-leitende Bereich gemäß der Ausführungsform eine Elektronenblockierschicht, wobei die Elektronenblockierschicht an einer dem aktiven Bereich zugewandten Seite des p-leitenden Bereichs vorhanden ist, und der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt zumindest teilweise innerhalb der Elektronenblockierschicht liegen, wobei der zweite Abschnitt eine größere maximale Indiumkonzentration aufweist als der an den aktiven Bereich angrenzende erste Abschnitt und der an den zweiten Abschnitt angrenzende dritte Abschnitt, und der erste und/oder zweite Abschnitt eine höhere Konzentration des p-Dotierstoffs aufweist als der an die Elektronenblockierschicht angrenzende aktive Bereich und der an den zweiten Abschnitt angrenzende dritte Abschnitt. Beispielsweise ist der aktive Bereich dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Insbesondere umfasst der aktive Bereich eine Vielzahl von Quantentopfstrukturen. Angrenzend an den aktiven Bereich kann die Elektronenblockierschicht ausgebildet sein. Beispielsweise können in der Elektronenblockierschicht ein erster und ein zweiter Abschnitt ausgebildet sein. Insbesondere kann der erste Abschnitt vollständig innerhalb der Elektronenblockierschicht liegen. Weiter kann der zweite Abschnitt vollständig innerhalb der Elektronenblockierschicht liegen. Weiter kann ein dritter Abschnitt an einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite der Elektronenblockierschicht, insbesondere direkt angrenzend an die Elektronenblockierschicht, ausgebildet sein.
Die Elektronenblockierschicht kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, im bestimmungsgemäßen Betrieb die räumliche Ausbreitung von Elektronen innerhalb des Halbleiterkörpers zu begrenzen. Beispielsweise weist die Elektronenblockierschicht eine besonders hohe Konzentration des p-Dotierstoffs auf. Insbesondere weist die Elektronenblockierschicht eine Konzentration von zumindest 1×10¹⁹ Atomen pro cm³ des p-Dotierstoffs auf. Insbesondere ist zwischen dem zweiten Abschnitt und dem aktiven Bereich der erste Abschnitt angeordnet. Der erste Abschnitt kann beispielsweise eine Dicke von maximal 200 nm, insbesondere maximal 50 nm, aufweisen. Bevorzugt weist der erste Abschnitt eine Dicke von maximal 30 nm, insbesondere maximal 5 nm, auf.
Beispielsweise sinkt die Konzentration des p-Dotierstoffs ausgehend vom zweiten Abschnitt in Richtung des dritten Abschnitts mit einer betragsmäßigen Änderungsrate von zumindest 1×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm, insbesondere zumindest 2×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm. Zum Beispiel kann die Richtung der Änderung parallel zu einer Wachstumsrichtung sein, entlang der die Schichten des Halbleiterkörpers epitaktisch übereinander abgeschieden sind. Insbesondere beträgt die Konzentration des p-Dotierstoffs im dritten Abschnitt maximal 2×10¹⁹ Atome pro cm³. Vorteilhafterweise ermöglicht eine Elektronenblockierschicht, welche eine hohe Konzentration des p-Dotierstoffs aufweist, aus dem aktiven Bereich kommende Elektronen zu blockieren, so dass diese den p-leitenden Bereich nicht durchlaufen. Weiter ermöglicht eine geringe Konzentration des p-Dotierstoffs im dritten Abschnitt besonders gute optische Eigenschaften, so dass ein besonders geringer Anteil der im aktiven Bereich im bestimmungsgemäßen Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung innerhalb des p-leitenden Bereichs absorbiert wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterkörper einen aktiven Bereich. Weiter weist der p-leitende Bereich gemäß der Ausführungsform eine p-Kontaktschicht auf, wobei die p-Kontaktschicht an einer dem aktiven Bereich abgewandten Seite des p-leitenden Bereichs vorhanden ist, und der zweite Abschnitt zumindest teilweise innerhalb der p-Kontaktschicht liegt, wobei der zweite Abschnitt eine größere Indiumkonzentration aufweist als der an den zweiten Abschnitt angrenzende erste Abschnitt. Beispielsweise können der zweite und/oder der dritte Abschnitt vollständig in der p-Kontaktschicht liegen. Weiter kann beispielsweise der erste Abschnitt in einem an die p-Kontaktschicht angrenzenden Bereich des Halbleiterkörpers ausgebildet sein. Die p-Kontaktschicht kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, über eine Außenfläche des Halbleiterkörpers elektrisch leitend kontaktiert zu werden. Insbesondere ist die p-Kontaktschicht dazu eingerichtet, einen niederohmschen Bereich mit einem spezifischen Widerstand von maximal $1 \times 10^{- 7} \frac{Ω}{m}$
im Halbleiterkörper auszubilden.
Beispielsweise weist der zweite Abschnitt eine maximale Konzentration des p-Dotierstoffs von zumindest 1×10¹⁹ Atomen pro cm³ auf. Weiter kann die p-Kontaktschicht, insbesondere der zweite Abschnitt, eine Indiumkonzentration aufweisen, welche zumindest 1×10¹⁸ Atome pro cm³, bevorzugt zumindest 1×10¹⁹ Atome pro cm³, beträgt. Der zweite Abschnitt kann beispielsweise eine höhere maximale Konzentration des p-Dotierstoffs als der erste Abschnitt aufweisen. Beispielsweise beträgt die maximale Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt zumindest ein Zehnfaches der maximalen Konzentration des p-Dotierstoffs im ersten Abschnitt. Insbesondere beträgt die maximale Änderungsrate der Dotierstoffkonzentration im ersten und/oder zweiten Abschnitt in Richtung des dritten Abschnitts zumindest +1×10²¹ Atome pro cm³ pro µm.
Weiter bildet beispielsweise der dritte Abschnitt eine dem Halbleiterkörper abgewandte Außenfläche des p-leitenden Bereichs. Insbesondere kann die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt maximal ein Zehnfaches der Konzentration des p-Dotierstoffs im dritten Abschnitt betragen. Vorteilhafterweise ermöglicht ein Dotierprofil, senkrecht zur Haupterstreckungsebene des p-leitenden Bereichs, welches eine besonders hohe Änderungsrate des p-Dotierstoffs aufweist, eine besonders dünne p-Kontaktschicht. Dabei weist die p-Kontaktschicht eine hohe Leitfähigkeit für positive Ladungsträger auf und eine geringe Absorption für im aktiven Bereich erzeugte elektromagnetische Strahlung.
Es wird des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterkörpers angegeben. Mit dem Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebener Halbleiterkörper hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für den Halbleiterkörper offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
Bei dem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers handelt es sich beispielsweise um ein Epitaxieverfahren. Insbesondere wird bei dem Epitaxieverfahren Halbleitermaterial auf einem Träger, welcher in einer Prozesskammer angeordnet ist, abgeschieden. Mittels des Epitaxieverfahrens können beispielsweise mehrere Schichten von Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Zusammensetzungen aufeinander abgeschieden werden. Die Zusammensetzung der Schichten ist beispielsweise über die Flussraten der zugeführten Prozessgase und/oder Prozessflüssigkeiten einstellbar. Bei den Halbleitermaterialien kann es sich beispielsweise um III-V-Verbindungshalbleitermaterialien, insbesondere Nitridverbindungshalbleitermaterialien, handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterkörpers wird ein p-leitender Bereich mit zumindest einem ersten, einem zweiten und einem dritten Abschnitt epitaktisch gewachsen. Der p-leitende Bereich kann einen p-Dotierstoff, beispielsweise Magnesium, umfassen. Insbesondere ist der gesamte p-leitende Bereich epitaktisch gewachsen. Der erste, der zweite und der dritte Abschnitt können beispielsweise eine unterschiedliche Materialzusammensetzung aufweisen. Beispielsweise unterscheiden sich der erste, der zweite und/oder der dritte Abschnitt in der Konzentration des p-Dotierstoffes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der erste Abschnitt während eines ersten Zeitraums gewachsen, der zweite Abschnitt während eines zweiten Zeitraums gewachsen und der dritte Abschnitt während eines dritten Zeitraums gewachsen. Dabei liegt der zweite Zeitraum chronologisch zwischen dem ersten und dem dritten Zeitraum. Beispielsweise folgt der zweite Zeitraum direkt auf den ersten Zeitraum. Insbesondere folgt der dritte Zeitraum direkt auf den zweiten Zeitraum. Der erste, der zweite und/oder der dritte Zeitraum können beispielsweise eine unterschiedliche Dauer aufweisen. Weiter können während des ersten, zweiten und dritten Zeitraums unterschiedliche Mengen des Halbleitermaterials abgeschieden werden. Insbesondere weisen der erste Abschnitt, der zweite Abschnitt und/oder der dritte Abschnitt entlang der Wachstumsrichtung eine unterschiedliche Dicke auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterkörpers wird während einem der Zeiträume eine andere Indiumflussrate eingestellt als während den anderen beiden Zeiträumen. Insbesondere kann relativ zu weiteren Prozessgasen oder absolut eine andere Indiumflussrate eingestellt werden. Beispielsweise handelt es sich bei der Indiumflussrate um eine Menge eines Indium-haltigen Gases oder einer Indium-haltigen Flüssigkeit, welche pro Zeiteinheit einer Prozesskammer zugeführt wird. Insbesondere handelt es sich bei dem Prozessgas um Trimethylindium (TMIn).
Dabei wird das zugeführte Indium zumindest teilweise epitaktisch abgeschieden, so dass dieses einen Halbleiterkörper bildet. Beispielsweise ist während des ersten Zeitraums eine höhere Indiumflussrate als während des zweiten und/oder dritten Zeitraums eingestellt. Alternativ kann während des zweiten Zeitraums eine höhere Indiumflussrate als während des ersten und/oder dritten Zeitraums eingestellt sein. Insbesondere kann während des dritten Zeitraums eine höhere Indiumflussrate als während des ersten und/oder zweiten Zeitraums eingestellt sein. Insbesondere kann mittels einer erhöhten Indiumflussrate die Indiumkonzentration eines Abschnitts, welcher während dieses Zeitraums abgeschieden wird, erhöht werden.
Vorteilhafterweise ist mittels einer erhöhten Indiumflussrate die Indiumkonzentration in einzelnen Abschnitten des p-leitenden Bereichs anpassbar, so dass der Halbleiterkörper in diesen Bereichen vorgebbare Eigenschaften aufweist.
Beispielsweise ist in Bereichen mit erhöhter Indiumkonzentration der Einbau des p-Dotierstoffs verbessert, so dass in diesen Bereichen eine erhöhte Konzentration des p-Dotierstoffs möglich ist. Weiter ermöglicht der verbesserte Einbau des p-Dotierstoffs aufgrund der erhöhten Indiumkonzentration ein besonders exaktes Einstellen der Konzentration des p-Dotierstoffs im Halbleiterkörper.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterkörpers werden während des zweiten Zeitraums eine höhere Flussrate eines p-Dotierstoffs und eine höhere Indiumflussrate eingestellt als während des ersten Zeitraums. Beispielsweise handelt es sich bei dem p-Dotierstoff um Magnesium. Insbesondere kann das Magnesium in einer Stoffverbindung einer Prozesskammer zugeführt werden. Beispielsweise wird der p-Dotierstoff in Form von Bis(cyclopentadienyl)magnesium (Cp₂Mg) der Prozesskammer zugeführt. Beispielsweise wird die Flussrate des p-Dotierstoffs so eingestellt, dass während des zweiten Zeitraums die Konzentration des p-Dotierstoffs zumindest fünffach, insbesondere zumindest zehnfach, höher ist als in dem Abschnitt, welcher während des jeweiligen Zeitraums gewachsen wird. Vorteilhafterweise ermöglicht eine hohe Indiumflussrate und eine hohe Flussrate des p-Dotierstoffs eine hohe Änderungsrate der Konzentration des p-Dotierstoffs entlang der Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterkörpers wird während des dritten Zeitraums eine niedrigere Indiumflussrate als während des zweiten Zeitraums eingestellt und während des dritten Zeitraums eine zumindest genauso hohe Flussrate des p-Dotierstoffs eingestellt wie während des zweiten Zeitraums.
Beispielsweise wird die Dauer des zweiten Zeitraums abhängig von der Konzentration des p-Dotierstoffs, in dem während des zweiten Zeitraums aufgewachsenen zweiten Abschnitts des p-leitenden Bereichs, eingestellt. Beispielsweise ist der zweite Zeitraum beendet, sobald eine vorgegebene Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt erreicht ist.
Insbesondere kann, um in einem Abschnitt eine hohe Änderungsrate der Konzentration des p-Dotierstoffs entlang der Wachstumsrichtung zu erreichen, die Indiumflussrate während Zeiträumen erhöht werden, währenddessen dieser Abschnitt epitaktisch abgeschieden wird. Beispielsweise beträgt die Änderungsrate in einem Abschnitt zumindest 3×10²¹ Atome pro cm³ pro µm. Vorteilhafterweise ermöglicht eine Erhöhung der Indiumflussrate eine erhöhte Änderungsrate der Konzentration des p-Dotierstoffs innerhalb eines Abschnitts. Insbesondere kann der Indiumfluss reduziert werden, wenn eine gewünschte Konzentration des p-Dotierstoffs innerhalb des Halbleiterkörpers erreicht ist. Insbesondere ist der erhöhte Indiumfluss nicht notwendig, um eine einmal erreichte Konzentration des p-Dotierstoffs zu erhalten. Vorteilhafterweise erhöht sich die Menge des p-Dotierstoffs, welcher sich an der Oberfläche des Halbleiterkörpers anlagert, während die Indiumflussrate reduziert wird, nur langsam. Somit ist während des Epitaxieverfahrens eine konstante Konzentration des p-Dotierstoffs in dem jeweiligen Abschnitt des p-leitenden Bereichs einstellbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterkörpers wird während des zweiten Zeitraums ein höhere Indiumflussrate eingestellt als während des ersten Zeitraums und während des zweiten Zeitraums eine niedrigere Flussrate des p-Dotierstoffs eingestellt als während des ersten Zeitraums. Beispielsweise wird die Indiumflussrate solange erhöht, bis die Konzentration des p-Dotierstoffs, an der Oberfläche des während des zweiten Zeitraums gewachsenen Abschnitts, unter einen vorgegebenen Grenzwert gefallen ist. Beispielsweise ist der zweite Zeitraum dann beendet, wenn die Konzentration des p-Dotierstoffs unter diesen vorgegebenen Wert gefallen ist. Beispielsweise beträgt der vorgegebene Grenzwert eine Konzentration des p-Dotierstoffs von 2×10¹⁹ Atome pro cm³, insbesondere 1×10¹⁹ Atome pro cm³.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterkörpers wird während des zweiten Zeitraums eine Flussrate des p-Dotierstoffs von 0 Litern pro Sekunde eingestellt. Insbesondere wird während des zweiten Zeitraums kein p-Dotierstoff zugeführt. Vorteilhafterweise ermöglicht die erhöhte Indiumflussrate während des zweiten Zeitraums einen erhöhten Einbau von p-Dotierstoffatomen im zweiten Abschnitt des Halbleiterkörpers. Die Kombination aus der erhöhten Indiumflussrate während des zweiten Zeitraums und der Flussrate des p-Dotierstoffs von 0 Litern pro Sekunde während des zweiten Zeitraums ermöglicht eine besonders hohe Änderungsrate des p-Dotierstoffs innerhalb des zweiten Abschnitts in Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der p-Dotierstoff Magnesium oder ist Magnesium. Insbesondere ist der p-Dotierstoff dazu eingerichtet, als Elektronenakzeptor in einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial zu fungieren. Vorteilhafterweise können mittels Konzentrationsänderungen des p-Dotierstoffs die elektrischen und/oder optischen Eigenschaften des Halbleiterkörpers in einzelnen Abschnitten spezifisch angepasst werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Halbleiterkörpers ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Die 1A, 1B und 1C Schnittansichten eines hier beschriebenen Halbleiterkörpers und einen Verlauf der Magnesium- und Indiumkonzentration innerhalb des aktiven Bereichs und des p-leitenden Bereichs;
die 2, 3A und 3B die Indiumkonzentration und die Konzentration eines p-Dotierstoffs in einem ersten, zweiten und dritten Abschnitt eines Halbleiterkörpers;
die 4A und 5A Indium- und p-Dotierstoffflussraten während eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterkörpers;
die 4B und 5B Konzentrationen des p-Dotierstoffs und Indiums in einem ersten, einem zweiten und einem dritten Abschnitt eines p-leitenden Bereichs eines Halbleiterkörpers.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten, es sei denn, Einheiten sind ausdrücklich angegeben. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
Die 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen Halbleiterkörpers 1 gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Der Halbleiterkörper 1 ist auf einem Träger 50 epitaktisch aufgewachsen. Der Halbleiterkörper umfasst einen n-leitenden Bereich 30, einen aktiven Bereich 20 und einen p-leitenden Bereich 10. Beispielsweise ist der Halbleiterkörper mit einem Verbindungshalbleitermaterial, insbesondere einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial, beispielsweise einem Nitridverbindungshalbleitermaterial, gebildet. Beispielsweise ist der Halbleiterkörper dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektromagnetische Strahlung zu emittieren.
Der p-leitende Bereich 10 weist an einer dem aktiven Bereich 20 zugewandten Seite 10a eine Elektronenblockierschicht 11 auf. Die Elektronenblockierschicht 11 ist beispielsweise dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb einen Elektronenfluss von dem aktiven Bereich in den p-leitenden Bereich zu reduzieren oder zu verhindern. Weiter weist der p-leitende Bereich 10 an seiner dem aktiven Bereich 20 abgewandten Seite 10c eine p-Kontaktschicht 12 auf. Die p-Kontaktschicht 12 ist dazu eingerichtet, im bestimmungsgemäßen Betrieb elektrisch leitend kontaktiert zu sein und positive Ladungsträger in Richtung des aktiven Bereichs 20 zu leiten.
Weiter zeigt die 1A einen Graphen, in welchem die Konzentration C von Indium I und eines p-Dotierstoffs M entlang der Wachstumsrichtung X des p-leitenden Bereichs 10 und des aktiven Bereichs 20 aufgetragen ist. Der Graph zeigt, dass lediglich im aktiven Bereich 20 Indium nominell vorhanden ist. Weiter weist der Halbleiterkörper 1 im Bereich der Elektronenblockierschicht 11 und im Bereich der p-Kontaktschicht 12 eine besonders hohe Konzentration M des p-Dotierstoffs auf. Insbesondere weist die Konzentration des p-Dotierstoffs M im Bereich der Elektronenblockierschicht 11 und der p-Kontaktschicht 12 lokale Maxima auf. Die Elektronenblockierschicht 11 ist an einer dem aktiven Bereich 20 zugewandten Seite des p-leitenden Bereichs 10 vorhanden. Der erste Abschnitt 101 und/oder der zweite Abschnitt 102 liegen zumindest teilweise innerhalb der Elektronenblockierschicht 11, wobei der zweite Abschnitt 102 eine größere maximale Indiumkonzentration I aufweist als der an den aktiven Bereich 20 angrenzende erste Abschnitt und der an den zweiten Abschnitt 102 angrenzende dritte Abschnitt 103. Beispielsweise weist der erste Abschnitt 101 eine maximale Dicke von 30 nm, insbesondere von maximal 5 nm auf.
Die 1B zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen Halbleiterkörpers 1 gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels. Der Halbleiterkörper 1 unterscheidet sich von dem in 1A dargestellten Halbleiterkörper 1 durch die Konzentration des p-Dotierstoffs M und von Indium I innerhalb des p-leitenden Bereichs 10. Der p-leitende Bereich 10 weist einen ersten Abschnitt 101, einen zweiten Abschnitt 102 und einen dritten Abschnitt 103 auf. Der zweite Abschnitt 102 grenzt direkt an den ersten 101 und den dritten 103 Abschnitt. Die Indiumkonzentration I des zweiten Abschnitts 102 ist unterschiedlich von der Indiumkonzentration I des ersten Abschnitts 101 und des dritten Abschnitts 103. Weiter weisen der erste 101, der zweite 102 und der dritte 103 Abschnitt unterschiedliche Konzentrationen M des p-Dotierstoffs auf. Beispielsweise umfasst der p-Dotierstoff Magnesium, insbesondere handelt es sich bei dem p-Dotierstoff um Magnesium.
Weiter weist der zweite Abschnitt 102 eine höhere Indiumkonzentration als der erste Abschnitt 101 auf und der zweite Abschnitt 102 eine höhere Konzentration M des p-Dotierstoffs als der dritte Abschnitt 103 auf. Insbesondere weist der p-leitende Bereich 10 im dritten Abschnitt 103 eine geringere minimale Konzentration des p-Dotierstoffs M als der in 1A dargestellte Halbleiterkörper 1 auf. Weiter sinkt die Konzentration des p-Dotierstoffs beim Übergang vom zweiten Bereich 102 zum dritten Bereich 103 in Wachstumsrichtung X zumindest mit einer betragsmäßigen maximalen Änderungsrate von 1×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm.
Der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt liegen zumindest teilweise innerhalb der Elektronenblockierschicht, wobei der zweite Abschnitt eine größere maximale Indiumkonzentration aufweist als der an den aktiven Bereich angrenzende erste Abschnitt und der an den zweiten Abschnitt angrenzende dritte Abschnitt. Weiter weist der erste und/oder zweite Abschnitt eine höhere Konzentration des p-Dotierstoffs auf als der an die Elektronenblockierschicht angrenzende aktive Bereich und der an den zweiten Abschnitt angrenzende dritte Abschnitt.
Die 1C zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen Halbleiterkörpers 1 gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum ersten und zum zweiten Ausführungsbeispiel weist der Halbleiterkörper 1 eine andere Konzentration von Indium I und des p-Dotierstoffs M im p-leitenden Bereich 10 auf. Der p-leitende Bereich 10 umfasst einen weiteren ersten 101', einen weiteren zweiten 102' und einen weiteren dritten 103' Abschnitt, die in Wachstumsrichtung X nebeneinander angeordnet sind. Der weitere zweite 102' und/oder weitere dritte 103' Abschnitt sind zumindest teilweise im Bereich der p-Kontaktschicht 12 angeordnet. Insbesondere weist der weitere zweite Abschnitt 102' eine höhere Konzentration M des p-Dotierstoffs auf als der weitere erste Abschnitt 101' auf. Weiter weist der weitere zweite Abschnitt 102' eine höhere Indiumkonzentration I als der weitere erste Abschnitt 101' auf. Beispielsweise steigt im weiteren ersten 101' und/oder weiteren zweiten 102' Abschnitt entlang der Wachstumsrichtung X die Magnesiumkonzentration M mit einer Änderungsrate von zumindest 3×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm an. Insbesondere ist die Änderungsrate nicht konstant. Beispielsweise weist die Änderungsrate der Konzentration des p-Dotierstoffs entlang der Wachstumsrichtung einen Maximalwert auf, welcher zumindest 3×10²¹ Atome pro cm³ pro µm beträgt.
Die 2 zeigt einen Graphen, in welchem eine Konzentration C von Indium I und eines p-Dotierstoffs M in einem ersten 101, einem zweiten 102 und einem dritten 103 Abschnitt entlang der Wachstumsrichtung X dargestellt sind. Im ersten Abschnitt 101 beträgt die Konzentration des p-Dotierstoffs M zwischen 8×10¹⁹ und 3×10¹⁹ Atome pro cm³. Die Indiumkonzentration I beträgt im ersten Abschnitt 101 weniger als 1×10¹⁷ Atome pro cm³. In Wachstumsrichtung X steigt die Indiumkonzentration I vom ersten Abschnitt 101 in Richtung des zweiten Abschnitts 102 an. Insbesondere ist die Indiumkonzentration I im Bereich des zweiten Abschnitts 102 größer als 1×10¹⁸ Atome pro cm³. In dem Bereich, in dem die Indiumkonzentration I einen Anstieg von 1×10¹⁸ auf über 1×10²⁰ Atome pro cm³ aufweist, steigt die Magnesiumkonzentration M von 3×10¹⁹ auf 1×10²⁰ Atome pro cm³.
Beispielsweise beträgt die Indiumkonzentration I im gesamten zweiten Abschnitt 102 zumindest 1×10¹⁸ Atome pro cm³.
Innerhalb des zweiten Abschnitts 102 sinkt die Konzentration des p-Dotierstoffs M von einer Konzentration von 1×10²⁰ Atome pro cm³ auf eine Konzentration von weniger als 3×10¹⁸ Atome pro cm³ ab. Insbesondere beträgt, während des epitaktischen Wachstums des gesamten zweiten Abschnitts 102, die Flussrate des p-Dotierstoffs 0 Liter pro Sekunde. Dennoch steigt die Magnesiumkonzentration im zweiten Abschnitt 102 in Wachstumsrichtung X zunächst an, da mittels der erhöhten Indiumkonzentration I der Einbau von Magnesium in den p-leitenden Bereich 10 unterstützt wird. Somit wird zunächst p-Dotierstoff, insbesondere Magnesium, welches während des epitaktischen Wachstums an der Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 angelagert ist, in den während dieses Zeitraums gewachsenen Bereichs des Halbleiterkörpers 1 aufgenommen. Da während des Wachstums des zweiten Abschnitts 102 kein weiterer p-Dotierstoff der Prozesskammer zugeführt wird, sinkt die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt 102.
An den zweiten Abschnitt 102 grenzt der dritte Abschnitt 103, in welchem die Indiumkonzentration I weniger als 1×10¹⁷ Atome pro cm³ beträgt. Im dritten Abschnitt 103 nimmt die Konzentration des p-Dotierstoffs M in Wachstumsrichtung X zu. Insbesondere ist während des epitaktischen Wachstums des dritten Abschnitts 103 p-Dotierstoff der Prozesskammer zugeführt worden.
Insbesondere kann die Indiumkonzentration in von der Y-Achse abweichenden Einheiten angegeben sein. Beispielsweise beträgt die Indiumkonzentration im ersten Abschnitt 101, und im dritten Abschnitt 103 maximal 0,01%. Weiter beträgt die Indiumkonzentration im zweiten Abschnitt 102 zumindest 2,5%, bevorzugt zumindest 3%.
Die 3A zeigt einen Verlauf einer Indiumkonzentration I und einer Konzentration des p-Dotierstoffs M innerhalb eines p-leitenden Bereichs 10 und eines aktiven Bereichs 20 eines Halbleiterkörpers 1. Die Konzentration des p-Dotierstoffs M beträgt im p-leitenden Bereich 10 zwischen 3×10¹⁹ und 3×10²⁰ Atome pro cm³. Die Indiumkonzentration I beträgt im p-leitenden Bereich 10 im Wesentlichen weniger als 1×10¹⁷ Atome pro cm³.
In einem ersten Abschnitt 101 steigt die Konzentration des p-Dotierstoffs M auf einen Wert von zirka 8×10¹⁹ Atomen pro cm³ an. In einem zweiten Abschnitt 102 fällt die Konzentration des p-Dotierstoffs M auf einen Wert von 3×10¹⁹ Atomen pro cm³ ab. Im gesamten p-leitenden Bereich 10 beträgt die Konzentration des p-Dotierstoffs M zumindest 3×10¹⁹ Atomen pro cm³. Im ersten 101, zweiten 102 und im dritten 103 Abschnitt ist die Indiumkonzentration I geringer als 1×10¹⁶ Atome pro cm³.
Die 3B zeigt die Konzentration des p-Dotierstoffs M und von Indium I in einem p-leitenden Bereich 10 und einem aktiven Bereich 20. Im Unterschied zu dem in 3A dargestellten Ausführungsbeispiel wird in dem p-leitenden Bereich 10 der Einbau des p-Dotierstoffs M mittels der Zugabe von Indium I abschnittsweise angepasst. Im zweiten Abschnitt 102 ist die Indiumkonzentration I gegenüber dem ersten 101 und dem dritten 103 Abschnitt erhöht. Insbesondere beträgt die Indiumkonzentration I im zweiten Abschnitt 102 zumindest 1×10¹⁸ Atome pro cm³. In dem ersten Abschnitt 101 beträgt die Konzentration des p-Dotierstoffs maximal 5×10¹⁹ Atome pro cm³. In Wachstumsrichtung X steigt zunächst die Magnesiumkonzentration im zweiten Abschnitt an. Anschließend sinkt in Wachstumsrichtung X die Konzentration des p-Dotierstoffs M von über 9×10¹⁹ Atome pro cm³ auf unter 2×10¹⁹ Atome pro cm³ ab. Beispielsweise beträgt die maximale Änderungsrate der Konzentration des p-Dotierstoffs in Wachstumsrichtung X zumindest 3×10²¹ Atome pro cm³ pro µm.
Während des epitaktischen Wachstums des zweiten 102 und dritten 103 Abschnitts wurde nominell kein p-Dotierstoff M der Prozesskammer zugeführt. Dass die Konzentration des p-Dotierstoffs M in Wachstumsrichtung im zweiten Abschnitt zunächst ansteigt, ist darauf zurückzuführen, dass mittels der erhöhten Indiumkonzentration I der Einbau des p-Dotierstoffs, insbesondere Magnesium, in den Halbleiterkörper verbessert wird. In einem an den zweiten Abschnitt 102 angrenzenden dritten Abschnitt 103 beträgt die Indiumkonzentration I maximal 1×10¹⁷ Atome pro cm³. In dem dritten Abschnitt 103 beträgt die Magnesiumkonzentration M maximal 2×10¹⁹ Atome pro cm³. Insbesondere weist die Konzentration des p-Dotierstoffs im zweiten Abschnitt 102 ein lokales Maximum auf.
Insbesondere kann die Indiumkonzentration in von der Y-Achse abweichenden Einheiten angegeben sein. Beispielsweise beträgt die Indiumkonzentration im ersten Abschnitt 101, und im dritten Abschnitt 103 maximal 0,01%. Weiter beträgt die Indiumkonzentration im zweiten Abschnitt 102 zumindest 0,1%, bevorzugt zumindest 0,5%.
Die 4A zeigt die Flussrate von Indium IF und die Flussrate des p-Dotierstoffs MF während des epitaktischen Wachstums eines ersten Abschnitts 101 während eines ersten Zeitraums T1, eines zweiten Abschnitts 102 während eines zweiten Zeitraums T2 und eines dritten Abschnitts 103 während eines dritten Zeitraums T3. Der zweite Zeitraum T2 liegt chronologisch zwischen dem ersten T1 und dem dritten T3 Zeitraum. Beispielsweise wird das Indium in Form eines Indium-haltigen Gases oder einer Indium-haltigen Flüssigkeit mit einer Flussrate IF in eine Prozesskammer geleitet. In der Prozesskammer wird beispielsweise der Halbleiterkörper 1 epitaktisch gewachsen. Weiter wird der p-Dotierstoff mit einer Flussrate MF in die Prozesskammer geleitet, in welcher der Halbleiterkörper 1 epitaktisch gewachsen wird. Insbesondere wird während einem der Zeiträume eine andere Indiumflussrate IF eingestellt als während den anderen beiden Zeiträumen. Vorliegend wird während des zweiten Zeitraums T2 eine andere Indiumflussrate IF als während des ersten Zeitraums T1 und des dritten Zeitraums T3 eingestellt. Insbesondere sind die Flussraten des p-Dotierstoffes MF und des Indiums IF in 4A nicht relativ zueinander dargestellt.
Während des ersten Zeitraums T1 ist die Flussrate des p-Dotierstoffs MF höher als während des zweiten Zeitraums T2. Beispielsweise wird während des zweiten Zeitraums T2 eine Flussrate des p-Dotierstoffs MF von 0 Liter pro Sekunde eingestellt. Weiter ist während des ersten Zeitraums T1 die Indiumflussrate IF niedriger als während des zweiten Zeitraums T2. Während des dritten Zeitraums T3 kann die Flussrate des p-Dotierstoffs MF zumindest genauso groß wie die Flussrate des p-Dotierstoffs MF während des zweiten Zeitraums T2 sein. Während des dritten Zeitraums T3 ist die Indiumflussrate IF geringer als während des zweiten Zeitraums T2. Insbesondere ist die Indiumflussrate IF während des dritten Zeitraums T3 genauso groß wie die Indiumflussrate IF während des ersten Zeitraums T1.
Die 4B zeigt beispielhaft die Konzentration von Indium und des p-Dotierstoffs innerhalb des ersten 101, des zweiten 102 und des dritten 103 Abschnitts, welche während eines ersten Zeitraums T1, eines zweiten Zeitraums T2 und eines dritten Zeitraums T3 epitaktisch gewachsen sind. Insbesondere sind die Abschnitte 101, 102, 103 aus 4B zu den in 4B dargestellten Zeiträumen T1, T2, T3 gewachsen worden. Im ersten Abschnitt 101 weist der p-leitende Bereich 10 eine nahezu konstante Konzentration von Indium I und des p-Dotierstoffs M auf. Im zweiten Abschnitt 102 steigt die Konzentration des p-Dotierstoffs M in Wachstumsrichtung X zunächst auf einen Maximalwert an und fällt anschließend unter den Wert der Konzentration des p-Dotierstoffs M im ersten Bereich 101 ab. Der Anstieg der Konzentration des p-Dotierstoffs M im zweiten Abschnitt 102 ist darauf zurückzuführen, dass p-Dotierstoff, welcher sich während des Epitaxieverfahrens an der Oberfläche des Halbleiterkörpers anlagert, mit steigender Indiumkonzentration I verbessert in die Gitterstruktur des Halbleiterkörpers eingebaut wird. Während des zweiten Zeitraums 102 wird mehr p-Dotierstoff M pro Zeiteinheit in dem Halbleiterkörper 1 eingebaut als über die Flussrate des p-Dotierstoffs MF während des zweiten Zeitraums T2 bereitgestellt wird. Somit sinkt in Wachstumsrichtung X die Konzentration des p-Dotierstoffs M im zweiten Abschnitt 102. Insbesondere sinkt die Konzentration des p-Dotierstoffs zumindest mit einer maximalen betragsmäßigen Änderungsrate von 1×10²¹ Atomen pro cm³ pro µm.
Im dritten Abschnitt 103 fällt die Indiumkonzentration I in Wachstumsrichtung X ab. Beispielsweise fällt die Indiumkonzentration I auf einen Wert ab, der maximal genauso groß wie der Wert im ersten Bereich 101 ist. In Bereichen, in denen die Indiumkonzentration I in Wachstumsrichtung X sinkt, sinkt auch Konzentration des p-Dotierstoffs M in Wachstumsrichtung X.
Analog zu 4A zeigt die 5A ein Herstellungsverfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers 1, bei dem ein p-leitender Bereich 10 mit zumindest einem ersten 101, einem zweiten 102 und einem dritten 103 Abschnitt epitaktisch gewachsen wird. Dabei wird der erste Abschnitt 101 während eines ersten Zeitraums T1 gewachsen, der zweite Abschnitt 102 während eines zweiten Zeitraums T2 gewachsen und der dritte Abschnitt 103 während eines dritten Zeitraums T3 gewachsen. Im Unterschied zu dem in 4A dargestellten Ausführungsbeispiel wird während des zweiten Zeitraums T2 eine höhere Flussrate des p-Dotierstoffs MF und eine höhere Flussrate des Indiums IF eingestellt als während des ersten Zeitraums T1. Weiter wird während des dritten Zeitraums T3 eine niedrigere Indiumflussrate IF als während des zweiten Zeitraums T2 eingestellt und während des dritten Zeitraums T3 eine zumindest genauso hohe Flussrate des p-Dotierstoffs MF eingestellt, wie während des zweiten Zeitraums T2.
Die 5B zeigt die Konzentration C eines p-Dotierstoffs M und Indiums I in einem ersten 101, zweiten 102 und dritten 103 Abschnitt eines p-leitenden Bereichs, die während des ersten T1, des zweiten T2 und des dritten T3 Zeitraums, welche in 5A dargestellt sind, epitaktisch gewachsen wurden. Im ersten Abschnitt 101 ist die Indiumkonzentration I und die Konzentration des p-Dotierstoffs M nahezu konstant. Im zweiten Abschnitt 102 steigt die Indiumkonzentration I in Wachstumsrichtung X auf einen Maximalwert an. Die Konzentration C des p-Dotierstoffs M steigt im zweiten Abschnitt 102 zunächst mit einer geringen Änderungsrate und anschließend mit einer hohen Änderungsrate auf einen Maximalwert an. Insbesondere steigt die Konzentration des p-Dotierstoffs mit zunehmendem Indiumgehalt I mit einer größeren Änderungsrate an. Dies ist darauf zurückzuführen, dass ein erhöhter Indiumgehalt den Einbau des p-Dotierstoffs in den Halbleiterkörper verbessert.
Im dritten Abschnitt 103 sinkt die Indiumkonzentration I in Wachstumsrichtung X ab. Beispielsweise sinkt die Indiumkonzentration I im dritten Abschnitt 103 in Wachstumsrichtung X auf einen Wert ab, welcher der Indiumkonzentration I im ersten Abschnitt 101 entspricht. Die Konzentration C des p-Dotierstoffs M im dritten Abschnitt 103 sinkt in Wachstumsrichtung X ab. Dies ist darauf zurückzuführen, dass mit sinkender Indiumkonzentration I der Einbau des p-Dotierstoffs M in den Halbleiterkörper 1 erschwert wird. Somit wird während des epitaktischen Wachstums des dritten Abschnitts 103 vermehrt der p-Dotierstoff M an der Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 angelagert. Der Einbau von dem p-Dotierstoff M im dritten Abschnitt 103 sinkt mit sinkender Indiumkonzentration I.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Halbleiterkörper
10: p-leitender Bereich
10a: dem aktiven Bereich zugewandte Seite des p-leitenden Bereichs
10c: dem aktiven Bereich abgewandte Seite des p-leitenden Bereichs
20: aktiver Bereich
30: n-leitender Bereich
50: Träger
11: Elektronenblockierschicht
12: p-Kontaktschicht
I: Indium
M: p-Dotierstoff
C: Konzentration
101: erster Abschnitt
101': weiterer erster Abschnitt
102: zweiter Abschnitt
102': weiterer zweiter Abschnitt
103: dritter Abschnitt
103': weiterer dritter Abschnitt
T1: erster Zeitraum
T2: zweiter Zeitraum
T3: dritter Zeitraum
X: Wachstumsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017113765 [0001]

Claims

Halbleiterkörper (1) umfassend ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit - einem p-leitenden Bereich (10), der mit einem p-Dotierstoff dotiert ist, wobei - der p-leitende Bereich (10) zumindest einen ersten (101), einen zweiten (102) und einen dritten (103) Abschnitt umfasst, - der zweite Abschnitt (102) zwischen dem ersten (101) und dem dritten Abschnitt (103) angeordnet ist, - der zweite Abschnitt (102) direkt an den ersten (101) und den dritten (103) Abschnitt angrenzt, und - die Indiumkonzentration (I) zumindest einer der Abschnitte (101, 102, 103) unterschiedlich von den Indiumkonzentrationen (I) der anderen beiden Abschnitte (101, 102, 103) ist.
Halbleiterkörper (1) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem - der erste (101), der zweite (102) und der dritte (103) Abschnitt unterschiedliche Konzentrationen des p-Dotierstoffs (M) aufweisen, - der zweite Abschnitt (102) eine höhere Konzentration des p-Dotierstoffs (M) als der erste Abschnitt (101) aufweist, und - der zweite Abschnitt (102) eine höhere Indiumkonzentration (I) als der erste Abschnitt (101) aufweist.
Halbleiterkörper (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem zumindest der erste (101), der zweite (102) oder der dritte (103) Abschnitt eine Indiumkonzentration von zumindest 1×10¹⁷ Atomen pro cm³ aufweist.
Halbleiterkörper (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem - der erste (101), der zweite (102) und der dritte (103) Abschnitt unterschiedliche Konzentrationen des p-Dotierstoffs (M) aufweisen, - der zweite Abschnitt (102) eine höhere Indiumkonzentration (I) als der erste Abschnitt (101) aufweist, und - der zweite Abschnitt (102) eine höhere Konzentration des p-Dotierstoffs (M) als der dritte Abschnitt (103) aufweist.
Halbleiterkörper (1) gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem die Konzentration des p-Dotierstoffs (M) im zweiten Abschnitt (102) ein lokales Maximum aufweist.
Halbleiterkörper (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Konzentration des p-Dotierstoffs (M) im p-leitenden Bereich (10), senkrecht zur Haupterstreckungsebene des ersten (101), zweiten (102) und dritten (103) Abschnitts, eine Änderungsrate von zumindest ±1E+21 Atome/cm³/µm aufweist.
Halbleiterkörper (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit einem aktiven Bereich (20), bei dem der p-leitende Bereich (10) eine Elektronenblockierschicht (11) aufweist, wobei - die Elektronenblockierschicht (11) an einer dem aktiven Bereich (20) zugewandten Seite (10a) des p-leitenden Bereichs (10) vorhanden ist, und - der erste Abschnitt (101) und/oder der zweite Abschnitt (102) zumindest teilweise innerhalb der Elektronenblockierschicht (11) liegen, wobei - der zweite Abschnitt (102) eine größere maximale Indiumkonzentration (I) aufweist als der an den aktiven Bereich (20) angrenzende erste Abschnitt (101) und der an den zweiten Abschnitt (102) angrenzende dritte Abschnitt (103), und - der erste (101) und/oder zweite (102) Abschnitt eine höhere Konzentration des p-Dotierstoffs (M) aufweist als der an die Elektronenblockierschicht (11) angrenzende aktive Bereich (20) und der an den zweiten Abschnitt (102) angrenzende dritte Abschnitt (103).
Halbleiterkörper (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit einem aktiven Bereich (20), bei dem der p-leitende Bereich (10) eine p-Kontaktschicht (12) aufweist, wobei - die p-Kontaktschicht (12) an einer dem aktiven Bereich (20) abgewandten Seite (10c) des p-leitenden Bereichs (10) vorhanden ist, und - der zweite Abschnitt (102) zumindest teilweise innerhalb der p-Kontaktschicht (12) liegt, wobei der zweite Abschnitt (102) eine größere Indiumkonzentration(I) aufweist als der an den zweiten Abschnitt (102) angrenzende erste Abschnitt (101)..
Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterkörpers (1), wobei - ein p-leitender Bereich (10) mit zumindest einem ersten (101), einem zweiten (102) und einem dritten (103) Abschnitt epitaktisch gewachsen wird, - der erste Abschnitt (101) während eines ersten Zeitraums (T1) gewachsen wird, der zweite Abschnitt (102) während eines zweiten Zeitraums (T2) gewachsen wird und der dritte Abschnitt (103) während eines dritten Zeitraums (T3) gewachsen wird, - der zweite Zeitraum (T2) chronologisch zwischen dem ersten (T1) und dem dritten (T3) Zeitraum liegt, und - während einem der Zeiträume (T1, T2, T3) eine andere Indiumflussrate (IF) eingestellt wird als während den anderen beiden Zeiträumen (T1, T2, T3).
Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei während des zweiten Zeitraums (T2) eine höhere Flussrate eines p-Dotierstoffs (MF) und eine höhere Indiumflussrate (IF) eingestellt wird als während des ersten Zeitraums (T1).
Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei - während des dritten Zeitraums (T3) eine niedrigere Indiumflussrate (IF) als während des zweiten Zeitraums (T2) eingestellt wird, und - während des dritten Zeitraums (T3) eine zumindest genauso hohe Flussrate des p-Dotierstoffs (MF) eingestellt wird wie während des zweiten Zeitraums (T2).
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei - während des zweiten Zeitraums (T2) eine höhere Indiumflussrate (IF) eingestellt wird als während des ersten Zeitraums (T1), und - während des zweiten Zeitraums (T2) eine niedrigere Flussrate des p-Dotierstoffs (MF) eingestellt wird als während des ersten Zeitraums (T1).
Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei während des zweitens Zeitraums (T2) eine Flussrate des p-Dotierstoffs (MF) von 0 L/sec eingestellt wird.
Verfahren oder Halbleiterkörper nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der p-Dotierstoff (M) Magnesium umfasst oder Magnesium ist.