WO2017125505A1 - Optoelectronic semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip - Google Patents

Optoelectronic semiconductor chip and method for producing an optoelectronic semiconductor chip Download PDF

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WO2017125505A1
WO2017125505A1 PCT/EP2017/051104 EP2017051104W WO2017125505A1 WO 2017125505 A1 WO2017125505 A1 WO 2017125505A1 EP 2017051104 W EP2017051104 W EP 2017051104W WO 2017125505 A1 WO2017125505 A1 WO 2017125505A1
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WO
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quantum well
region
semiconductor chip
optoelectronic semiconductor
layers
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PCT/EP2017/051104
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Alexander Frey
Massimo DRAGO
Joachim Hertkorn
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/0093—Wafer bonding; Removal of the growth substrate

Definitions

  • An optoelectronic semiconductor chip is specified.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor chip is specified.
  • One of the objects to be solved is, inter alia, to specify an optoelectronic semiconductor chip which has a
  • Another object to be solved is to provide a method for producing such
  • the optoelectronic semiconductor chip is, for example, a radiation emitting device
  • the semiconductor chip may be a light-emitting diode chip or a laser diode chip.
  • the optoelectronic semiconductor chip can in particular generate light during operation. It is possible that the optoelectronic
  • the optoelectronic semiconductor chip generates light in the spectral range from UV radiation to green light, in particular blue light.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a p-type semiconductor region.
  • the p-type semiconductor region is p-type.
  • the optoelectronic semiconductor chip has, for example, a semiconductor body which is based on a nitride compound semiconductor material.
  • a nitride compound semiconductor material preferably Al n Ga m I Ni n - m N comprises or consists of, where 0 ⁇ n ⁇ 1, 0 ⁇ m ⁇ 1, and n + m ⁇ 1.
  • This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may, for example, have one or more dopants and additional constituents.
  • the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
  • the semiconductor body is doped with at least one p-dopant, for example with magnesium.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises an n-type semiconductor region, which is formed n-conductive.
  • the semiconductor body of the semiconductor chip is in the n-type semiconductor region with at least one n-dopant,
  • the optoelectronic semiconductor chip is between the p-type semiconductor region and arranged an active zone of the n-type semiconductor region.
  • the active zone is designed as a multiple quantum well structure.
  • electromagnetic radiation is generated in the active region.
  • the electromagnetic radiation is generated by recombination of charge carriers, which takes place in the multiple quantum well structure.
  • the multiple quantum well structure has a first region with alternately first quantum well layers and first barrier layers and a second region with at least one second quantum well layer and at least one second barrier layer.
  • the multiple quantum well structure is preferably nominal
  • the multiple quantum well structure is divided into at least two regions, the first region and the second region, in the present embodiment.
  • Optoelectronic semiconductor chip has a planar extent, wherein the extension of the layer in lateral
  • a layer can be one or more layers of
  • the first region comprises alternating first quantum well layers and first barrier layers.
  • the first region comprises at least two first
  • Quantum well layers are for example within the scope of
  • the quantum well layers of the first region have the same material composition and the same thickness. Furthermore, it is possible that the first barrier layers of the first region in the context of
  • Quantum well layer and arranged at least one second barrier layer. It is possible that the second region has exactly one second quantum well layer.
  • the at least one second quantum well layer of the second region has a different material composition than the first
  • Quantum well layers of the first area That is, the material composition for the at least one second
  • Quantum well layer of the second area is specifically chosen differently than the material compositions of the first
  • Quantum well layers in the first area Quantum well layers in the first area.
  • the first quantum well layers have a first electronic band gap.
  • Band gap (also "band gap”, English: band gap) is the energetic distance between the valence band and the band gap
  • the first electronic band gap is the electronic band gap in the area of the first Quantum well layers. If the first quantum well layers are of the same design within the scope of the manufacturing tolerance, the first quantum well layers in the context of the
  • the at least second quantum well layer has a second electronic band gap, which is the electronic band gap in the region of the second quantum well layer.
  • Quantum well layers are the second electronic
  • the band gaps of the second quantum well layers then differ by at most 10% from each other.
  • the second electronic band gap of the at least one second quantum well layer is greater than the first electronic band gaps of the first
  • Semiconductor body of the optoelectronic semiconductor chip has a larger electronic band gap than in the region of the first quantum well layers.
  • electromagnetic radiation would be generated which is more energetic and thus shorter-wave than in the case of recombination of charge carriers in the region of the first
  • Quantum well layers The electronic band gaps in the area of the first and second barrier layers can be the same size.
  • the electronic band gap in the region of the second barrier layer is larger than the electronic band gap in the region of all the first
  • the second region is arranged closer to the p-type semiconductor region than the first region. That is, the second quantum well layer or all second ones
  • Quantum well layers are located closer to the p-type semiconductor region of the optoelectronic semiconductor chip than all the first quantum well layers. At its p-side, the optoelectronic semiconductor chip thus has at least one
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a p-type semiconductor region, an n-type semiconductor region and an active zone arranged between the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region, which is formed as a multiple quantum well structure is.
  • the optoelectronic semiconductor chip comprises a p-type semiconductor region, an n-type semiconductor region and an active zone arranged between the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region, which is formed as a multiple quantum well structure is.
  • Multiple quantum well structure a first region with alternating first quantum well layers and first
  • the first quantum well layers have first electronic band gaps and the at least one second quantum well layer has a second electronic band gap.
  • the second electronic bandgap of the at least one second quantum well layer is larger than the first one
  • the electronic bandgap of the first quantum well layers and the second region are located closer to the p-type semiconductor region than the first region.
  • One of the optoelectronic semiconductor chips described here is, inter alia, the following considerations
  • the charge carrier transport and in particular the hole line pose a problem in nitride compound semiconductors with, for example, an InGaN / GaN multiple quantum well structure grown in the active zone by means of MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy), which leads to increased Auger recombinations thus to a reduced brightness of the MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy), which leads to increased Auger recombinations thus to a reduced brightness of the MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy), which leads to increased Auger recombinations thus to a reduced brightness of the MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy), which leads to increased Auger recombinations thus to a reduced brightness of the MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy), which leads to increased Auger recombinations thus to a reduced brightness of the MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy), which leads to increased Auger recombinations thus to a reduced brightness of the MO
  • Optoelectronic semiconductor chip in the operation of generated light can result.
  • Another problem is the aging of the electronic semiconductor chip due to dopant diffusion
  • Quantum well layers that are closest to the p-type semiconductor region, which over the operating time of the
  • optoelectronic semiconductor chip leads to a reduction of the electromagnetic radiation generated during operation.
  • V-type defects can be used to inject current into the multiple quantum well structure, but this can lead to problems at higher operating temperatures or high operating currents.
  • the diffusion of dopants, particularly magnesium, into the active region can be countered by the thickness of spacers between the p-type semiconductor region and the multiple quantum well structure, the growth temperature of the p-type semiconductor region, and the dopant concentration.
  • a lower growth temperature of the p-type semiconductor region leads to a reduced diffusion of p-dopant in the active zone, but also to a poorer material quality and thus z. B. to a deteriorated efficiency of the semiconductor body.
  • Quantum well layers having a narrower bandgap This increases the brightness of the electromagnetic generated by the optoelectronic semiconductor chip during operation
  • the active zone in the multiple quantum layer structure has further regions, for example third, fourth and more regions, in which the band gaps of the quantum well layers of the regions can increase stepwise compared to the second electronic band gap.
  • the second electronic band gap is between at least 1.005 and at most 1.05 times larger than all first electronic band gaps. It can the
  • Eg (x) x Eg (InN) + (1-x) Eg (GaN) -b x (1-x),
  • Quantum well layers containing about 19% indium and the second quantum well layer has an indium concentration, relative to the indium concentration in the first
  • Quantum well layers is smaller by at least 2% and at most 20%.
  • the second region directly adjoins the p-type semiconductor region, i. H. the second
  • Quantum well layer with the second electronic band gap larger than the first electronic band gaps of the quantum well layers in the first region closes the active region in the direction from the n side to the p side of the
  • Optoelectronic semiconductor chips from the p-side down Becomes For example, the semiconductor body of the optoelectronic semiconductor chip grown from the n-side to the p-side, first the first region and then the second region is grown, wherein the p-type semiconductor region can follow directly the second region.
  • a spacer layer of, for example, undoped GaN may be arranged between the second region and the p-type semiconductor region.
  • the quantum well layer in the second region, ie the second quantum well layer, can therefore also be considered as a total
  • the second region has exactly one second quantum well layer, that is, it is possible that the second region consists of the second quantum well layer and the second barrier layer In particular, it is possible that the second region directly adjoins the p-type semiconductor region, ie the optoelectronic
  • Quantum well layer adjacent to the p-type semiconductor region In the direction of the n-type semiconductor region, the first region then follows
  • the first region has at least two and at most ten, in particular exactly five, first ones
  • Quantum well layers on.
  • the optoelectronic semiconductor chip there is a radiative recombination of the charge carriers, in particular in the first region into the first Quantum well layers, instead. It has been found that a distribution of the charge carriers to at least two and at most ten, in particular exactly five first
  • Quantum well layers with respect to the efficiency of the generated electromagnetic radiation is optimal.
  • Quantum well layer has a lower indium concentration than all first quantum well layers. That is, the larger band gap in the region of the second quantum well layers is achieved by a smaller indium concentration in the InGaN-based material of the quantum well layers.
  • This indium concentration can be adjusted, for example, by varying the rate at which indium or gallium is provided during the MOVPE growth of the active zone. For example, both the reduction of the indium supply and the reduction of the gallium supply during the growth of the multiple quantum well structure leads to the formation of the second quantum well layer with a
  • Quantum well layer an indium concentration which is smaller by at least 2% and at most 20%, in particular by at least 2% and at most 8%, relative to the indium concentration of all first quantum well layers.
  • a second quantum well layer can be realized in which the second electronic band gap to 1.005 times 1.05 times larger than the first band gaps of the first quantum well layers.
  • the second quantum well layer has a
  • an n-type semiconductor region is first generated.
  • the n-type semiconductor region is generated, for example, by means of an MOVPE method. In the growth direction of the n-type semiconductor region
  • the first region is also produced, for example, by means of MOVPE in the same epitaxial reactor as the n-type semiconductor region. In this case, the first region is preferably produced without targeted addition of dopant.
  • the first area then has z. InGaN quantum well layers, between which GaN barrier layers are arranged.
  • a further method step in the growth direction, for example, on the side of the first region facing away from the n-type semiconductor region, there is a second region with at least a second quantum well layer and at least one second barrier layer is generated.
  • the second area can in turn be generated by the MOVPE method on the first area.
  • a p-type semiconductor region takes place on the side of the second region which faces away from the first region.
  • the p-type semiconductor region can in turn be generated in the same epitaxial reactor by means of the MOVPE method, a p-type dopant, eg. As magnesium is added.
  • the first quantum well layers are generated at a first temperature, which is at least a second one
  • Quantum well layer is generated at a second temperature, wherein the second temperature is greater than the first
  • Quantum well layer differ from each other only by the changed growth temperature, with the remaining
  • a second temperature which is at least 1 K and at most 20 K greater than the first temperature at which the first quantum well layers are grown is optimal. For example, a second
  • Quantum well layer is the case.
  • Quantum well layers leads to a larger electronic band gap. In this way, it is possible to adjust the second, larger electronic band gap particularly easily and accurately.
  • the first and second barrier layers can be grown at the same temperatures, the z. B. at least 25 to at most 60 K are greater than that
  • the method is carried out with the following steps:
  • the first quantum well layer is generated with a first indium molar flux
  • the at least one second quantum well layer is generated with a second indium molar flow, and the second indium molar flow is lower than the first indium molar flow.
  • the change in the indium molar flux can be carried out alternatively or in addition to the described temperature change.
  • One possibility is the indium concentration in the at least one second quantum well layer compared to the first
  • the method is carried out with the following steps:
  • the at least one second quantum well layer is generated at a second growth rate
  • One possibility is the indium concentration in the at least one second quantum well layer compared to the first
  • a lower second growth rate leads to a lower indium concentration.
  • the change in the growth rate may be carried out additionally or alternatively to the change in temperature and / or to change the indium molar flow.
  • the method is carried out with the following steps:
  • first quantum well layers and the at least one second quantum well layer consist of AlInGaN or are formed with this material
  • the aluminum concentration in the at least one second quantum well layer is higher than in the first one
  • the quantum well layers are formed with Al (x) In (y) Ga (1-x-y), where x is the concentration of aluminum and y is the concentration of indium. It has been shown that a further possibility of increasing the band gap in the at least one second quantum well layer compared to the first quantum well layers is the admixture of aluminum. Addition of aluminum to an InGaN quantum well layer in the range between 1% and 10% increases the band gap by about 0.2% to 5%
  • the change in the aluminum concentration can be any change in the aluminum concentration.
  • FIG. 1A shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic semiconductor chip described here according to an exemplary embodiment. Based on the schematic Representations of FIGS. 1B and 1C are properties of the optoelectronic semiconductor chip in accordance with FIGS. 1B and 1C are properties of the optoelectronic semiconductor chip in accordance with FIG. 1A
  • FIG. 1A shows a schematic sectional representation of an optoelectronic semiconductor chip described here according to a first exemplary embodiment.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 comprises a semiconductor body 10 ⁇ .
  • the semiconductor body 10 ⁇ comprises an n-type semiconductor region 6, which in the present case is based on n-doped nitride compound semiconductor material.
  • the n-type semiconductor region 6 is followed by the active zone 5.
  • the active zone 5 still a partially n-doped GaN / InGaN
  • the active zone comprises the multiple quantum well structure 51, 52, which is divided into a first region 51 and a second region 52.
  • first quantum well layers 51A and first barrier layers 51B are alternately arranged.
  • the first region B comprises 5 pairs of first quantum well layers and first barrier layers.
  • the multiple quantum well structure in the embodiment of Figure 1 comprises five first
  • Quantum well layers 51A and a second quantum well layer 51B Quantum well layers 51A and a second quantum well layer 51B.
  • the first and second quantum well layers differ from each other in their indium concentration.
  • the indium concentration is the second
  • Quantum well layer 5 "6 lower relative to the indium concentration of the first quantum well layers 51A
  • Example is the indium concentration in the first
  • Quantum well layers 51A 16.92%, whereas the indium concentration in the second quantum well layer 52A is 16.06%. This can be achieved, for example, by generating the second quantum well layer at a growth temperature T2 by an MOVPE method that is 4 K larger than the growth temperature Tl at which the first quantum well layer 51A is generated.
  • opposite side of the second region 52 follows the p-type semiconductor region 4, for example, on p-doped
  • Nitride compound semiconductor material based.
  • magnesium is used as the p-type dopant.
  • Between the active zone 5 and the second region 52 may be a few nanometer thick spacer layer of, for example, undoped GaN, which is not shown.
  • Embodiment of Figure 1A includes in addition to Semiconductor body 10 ⁇ a carrier substrate 1, which is formed for example with an electrically conductive material such as germanium or doped silicon. Between the carrier substrate 1 and the semiconductor body 10 ⁇ , a connection layer, for example a solder layer, and a mirror layer 3 are arranged.
  • the optoelectronic semiconductor chip 10 further comprises a first contact layer 7 at the
  • Electromagnetic radiation leaves the optoelectronic semiconductor chip 10, for example, mainly through the radiation exit surface 9.
  • the optoelectronic semiconductor chip is in the
  • Light emitting diode shown, which can be contacted, for example, at the second contact layer 8 via a bonding wire.
  • a semiconductor chip may also be a flip chip, a sapphire chip, a UX3 chip or any type of
  • the optoelectronic semiconductor chip has a different number of first and second quantum well layers than specified for the embodiment of FIG. 1A.
  • the course of the electronic band gap in the active zone 5 in the direction z is shown.
  • the direction z in this case runs from the p-side of the semiconductor body 10 ⁇ to the n-side of the semiconductor body 10, see also FIG. 1A.
  • the electronic band gap is plotted in arbitrary units.
  • the second one is electronic band gap E QW 2 at the second
  • Quantum well layer 52A larger than the electronic band gap E QW i in the first quantum well layers 51A.
  • first and second barrier layers 52B and 51B may be the same electronic within the manufacturing tolerance
  • FIG. 1C shows the number N of free p-type landing carriers, "holes", in the first quantum well layers 51A for an opto-electronic one
  • the associated optoelectronic semiconductor chip lacks the second region 52 with the second quantum well layer 52A, which has a larger second electronic band gap than the first electronic band gaps of the first
  • Figure IC shows the situation for an optoelectronic semiconductor chip as described in connection with Figures 1A and 1B, in which the second region 52 is present.
  • the holes are as described herein
  • Charge carriers are distributed more uniformly over the quantum well layers provided for generating radiation, resulting in a reduction in Auger recombination leads and thus to a higher efficiency at high currents.
  • Quantum well layers 51A of the first region 51 As shown schematically by the arrows, the move
  • the second region 52 of the multiple quantum well structure with the second quantum well layer 52A results in a smoother one
  • optoelectronic semiconductor chips further amplified. That is, optoelectronic described here
  • Sensitivity of the human eye is particularly large.
  • optoelectronic semiconductor chips which emit light in the blue spectral range, which is subsequently converted into white light by means of phosphorescent materials, a shift into the light is advantageously carried out
  • the semiconductor chips of group I and group III are optoelectronic semiconductor chips, as described here, which have the first region 51 and the second region 52 in the multiple quantum well structure.
  • Group II comprises semiconductor chips having a multiple quantum well structure having only the first region 51 and there six quantum well layers 51A.
  • Group IV comprises semiconductor chips which only have a first
  • the schematic plot of Figure 6 shows the luminous flux Phiv plotted in lumens against the operating current in mA for the first group I of optoelectronic semiconductor chips compared to the fourth group IV optoelectronic
  • the luminous flux is greater for conventional optoelectronic semiconductor chips, in particular for larger operating currents, than for conventional optoelectronic semiconductor chips.
  • FIG. 9A shows the course for optoelectronic
  • FIG. 9B shows the profile for group I optoelectronic semiconductor chips as described here. As can be seen from a comparison of the figures, for conventional optoelectronic semiconductor chips without the second region 52 of the multiple quantum well structure, there is a reduction in the value of
  • Semiconductor chip more stable against diffusion of the p-type dopant, in particular against the diffusion of magnesium, which is enhanced by a high growth temperature of the p-side and / or by long operating times.
  • Optoelectronic semiconductor chip so among other things by increased brightness, by an improved ratio between the brightness at high current and low current and by an increased life.
  • the invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly described in the claims

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Abstract

An optoelectronic semiconductor chip (10) is disclosed comprising an active zone (5) which is designed as a multiple quantum well structure (51, 52), wherein: the multiple quantum well structure (51, 52) has a first region (51) with alternating first quantum well layers (51A) and first barrier layers (51B) and a second region (52) with at least one second quantum well layer (52A) and at least one second barrier layer (52B); the first quantum well layers (51A) have first electronic band gaps (EQW1); the at least one second quantum well layer (52A) has a second electronic band gap (EQW2); the second electronic band gap (EQW2) of the at least one second quantum well layer (52A) is larger than the first electronic band gaps (EQW1) of the first quantum well layers (51A); and the second region (52) is arranged closer to a p-type semiconductor region (4) than the first region (51). A method for producing a semiconductor chip (10) of this type is also disclosed.

Description

Beschreibung description
Optoelektronischer Halbleiterchip und Verfahren zur Optoelectronic semiconductor chip and method for
Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips Production of an optoelectronic semiconductor chip
Die Druckschrift US 2009/0045392 AI beschreibt einen The document US 2009/0045392 AI describes a
optoelektronischen Halbleiterchip . optoelectronic semiconductor chip.
Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. An optoelectronic semiconductor chip is specified. In addition, a method for producing an optoelectronic semiconductor chip is specified.
Eine zu lösende Aufgabe besteht unter anderem darin, einen optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der ein One of the objects to be solved is, inter alia, to specify an optoelectronic semiconductor chip which has a
verbessertes Alterungsverhalten und/oder eine verbesserteimproved aging behavior and / or improved
Effizienz aufweist. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Efficiency. Another object to be solved is to provide a method for producing such
optoelektronischen Halbleiterchips anzugeben. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich beispielsweise um einen Strahlungsemittierenden specify optoelectronic semiconductor chip. The optoelectronic semiconductor chip is, for example, a radiation emitting device
optoelektronischen Halbleiterchip. Es kann sich bei dem Halbleiterchip beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip oder um einen Laserdiodenchip handeln. Der optoelektronische Halbleiterchip kann im Betrieb insbesondere Licht erzeugen. Dabei ist es möglich, dass der optoelektronische optoelectronic semiconductor chip. For example, the semiconductor chip may be a light-emitting diode chip or a laser diode chip. The optoelectronic semiconductor chip can in particular generate light during operation. It is possible that the optoelectronic
Halbleiterchip Licht im Spektralbereich von UV-Strahlung bis grünem Licht, insbesondere blaues Licht, erzeugt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen p-Typ-Halbleiterbereich . Der p-Typ-Halbleiterbereich ist p-leitend ausgebildet. Der optoelektronische Halbleiterchip weist beispielsweise einen Halbleiterkörper auf, der auf einem Nitrid-Verbindungs- Halbleitermaterial basiert. Semiconductor chip generates light in the spectral range from UV radiation to green light, in particular blue light. In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the optoelectronic semiconductor chip comprises a p-type semiconductor region. The p-type semiconductor region is p-type. The optoelectronic semiconductor chip has, for example, a semiconductor body which is based on a nitride compound semiconductor material.
"Auf Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass die "Based on nitride compound semiconductor material" in the present context means that the
Halbleiterschichtenfolge oder zumindest ein Teil davon, besonders bevorzugt zumindest eine aktive Zone, ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial, vorzugsweise AlnGamI ni-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 (AI, Ga, In, N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können. The semiconductor layer sequence or at least part thereof, particularly preferably at least an active region, a nitride compound semiconductor material, preferably Al n Ga m I Ni n - m N comprises or consists of, where 0 ^ n <1, 0 ≤ m <1, and n + m <1. This material does not necessarily have to have a mathematically exact composition according to the above formula. Rather, it may, for example, have one or more dopants and additional constituents. For the sake of simplicity, however, the above formula contains only the essential constituents of the crystal lattice (Al, Ga, In, N), even if these can be partially replaced and / or supplemented by small amounts of further substances.
Im p-Typ-Halbleiterbereich ist der Halbleiterkörper mit zumindest einem p-Dotierstoff dotiert, beispielsweise mit Magnesium. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen n-Typ-Halbleiterbereich, der n-leitend ausgebildet ist. Der Halbleiterkörper des Halbleiterchips ist im n-Typ- Halbleiterbereich mit wenigstens einem n-Dotierstoff, In the p-type semiconductor region, the semiconductor body is doped with at least one p-dopant, for example with magnesium. In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the optoelectronic semiconductor chip comprises an n-type semiconductor region, which is formed n-conductive. The semiconductor body of the semiconductor chip is in the n-type semiconductor region with at least one n-dopant,
beispielsweise mit Silizium, dotiert. for example, doped with silicon.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist zwischen dem p-Typ-Halbleiterbereich und dem n-Typ-Halbleiterbereich eine aktive Zone angeordnet. Die aktive Zone ist als Mehrfach-Quantentopfstruktur ausgebildet. Im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips wird im aktiven Bereich beispielsweise elektromagnetische Strahlung erzeugt. Die elektromagnetische Strahlung wird dabei durch Rekombination von Ladungsträgern, welche in der Mehrfach- Quantentopfstruktur erfolgt, erzeugt. According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip is between the p-type semiconductor region and arranged an active zone of the n-type semiconductor region. The active zone is designed as a multiple quantum well structure. In the operation of the optoelectronic semiconductor chip, for example, electromagnetic radiation is generated in the active region. The electromagnetic radiation is generated by recombination of charge carriers, which takes place in the multiple quantum well structure.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist die Mehrfach-Quantentopfstruktur einen ersten Bereich mit abwechselnd ersten Quantentopfschichten und ersten Barriereschichten und einen zweiten Bereich mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht und mindestens einer zweiten Barriereschicht auf. Die Mehrfach- Quantentopfstruktur ist dabei vorzugsweise nominell In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the multiple quantum well structure has a first region with alternately first quantum well layers and first barrier layers and a second region with at least one second quantum well layer and at least one second barrier layer. The multiple quantum well structure is preferably nominal
undotiert, d. h. Dotierstoffe werden bei der Herstellung der Mehrfach-Quantentopfstruktur nicht gezielt in diese undoped, d. H. Dopants are not targeted in the production of the multi-quantum well structure in this
eingebracht, sondern gelangen höchstens durch introduced, but at most pass through
Diffusionsprozesse in die Schichten der Mehrfach- Quantentopfstruktur . Die Mehrfach-Quantentopfstruktur ist in der vorliegenden Ausführungsform in zumindest zwei Bereiche, den ersten Bereich und den zweiten Bereich, aufgeteilt. Diffusion processes in the layers of the multiple quantum well structure. The multiple quantum well structure is divided into at least two regions, the first region and the second region, in the present embodiment.
Wenn hier und im Folgenden von einer „Schicht" die Rede ist, so ist insbesondere ein Bereich des Halbleiterkörpers If here and in the following a "layer" is mentioned, then in particular a region of the semiconductor body is
gemeint, welcher beispielsweise senkrecht zu einer which is for example perpendicular to a
Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers des Growth direction of the semiconductor body of the
optoelektronischen Halbleiterchips eine flächige Erstreckung aufweist, wobei die Ausdehnung der Schicht in lateralen Optoelectronic semiconductor chip has a planar extent, wherein the extension of the layer in lateral
Richtungen, senkrecht zur Wachstumsrichtung, groß ist gegen die Ausdehnung der Schicht entlang der Wachstumsrichtung. Eine Schicht kann dabei eine oder mehrere Lagen von Directions, perpendicular to the growth direction, is large against the extent of the layer along the growth direction. A layer can be one or more layers of
Halbleitermaterial umfassen. Der erste Bereich umfasst sich abwechselnde erste Quantentopfschichten und erste Barriereschichten. Dabei umfasst der erste Bereich wenigstens zwei erste Semiconductor material include. The first region comprises alternating first quantum well layers and first barrier layers. In this case, the first region comprises at least two first
Quantentopfschichten . Die Quantentopfschichten des ersten Bereichs sind beispielsweise im Rahmen der Quantum well layers. The quantum well layers of the first region are for example within the scope of
Herstellungstoleranz gleich ausgebildet. Das heißt, im Rahmen der Herstellungstoleranz weisen die Quantentopfschichten des ersten Bereichs eine gleiche Materialzusammensetzung und eine gleiche Dicke auf. Ferner ist es möglich, dass die ersten Barriereschichten des ersten Bereichs im Rahmen der  Manufacturing tolerance formed the same. That is, within the manufacturing tolerance, the quantum well layers of the first region have the same material composition and the same thickness. Furthermore, it is possible that the first barrier layers of the first region in the context of
Herstellungstoleranz ebenfalls eine gleiche Manufacturing tolerance also the same
Materialzusammensetzung und eine gleiche Dicke aufweisen. Material composition and have a same thickness.
Im zweiten Bereich sind mindestens eine zweite In the second area are at least a second
QuantentopfSchicht und mindestens eine zweite Barriereschicht angeordnet. Dabei ist es möglich, dass der zweite Bereich genau eine zweite QuantentopfSchicht aufweist. Die zumindest eine zweite QuantentopfSchicht des zweiten Bereichs weist eine andere Materialzusammensetzung als die ersten Quantum well layer and arranged at least one second barrier layer. It is possible that the second region has exactly one second quantum well layer. The at least one second quantum well layer of the second region has a different material composition than the first
Quantentopfschichten des ersten Bereichs auf. Das heißt, die Materialzusammensetzung für die zumindest eine zweite Quantum well layers of the first area. That is, the material composition for the at least one second
Quantentopfschicht des zweiten Bereichs ist gezielt anders gewählt als die Materialzusammensetzungen der ersten Quantum well layer of the second area is specifically chosen differently than the material compositions of the first
Quantentopfschichten im ersten Bereich. Quantum well layers in the first area.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weisen die ersten Quantentopfschichten eine erste elektronische Bandlücke auf. Die elektronische In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the first quantum well layers have a first electronic band gap. The electronic
Bandlücke (auch „Bandlücke", englisch: band gap) ist der energetische Abstand zwischen dem Valenzband und dem Band gap (also "band gap", English: band gap) is the energetic distance between the valence band and the band gap
Leitungsband des Halbleiterkörpers des optoelektronischen Halbleiterchips. Die erste elektronische Bandlücke ist die elektronische Bandlücke im Bereich der ersten Quantentopfschichten . Sind die ersten Quantentopfschichten im Rahmen der Herstellungstoleranz gleich ausgebildet, so weisen die ersten Quantentopfschichten im Rahmen der Conduction band of the semiconductor body of the optoelectronic semiconductor chip. The first electronic band gap is the electronic band gap in the area of the first Quantum well layers. If the first quantum well layers are of the same design within the scope of the manufacturing tolerance, the first quantum well layers in the context of the
Herstellungstoleranz jeweils die gleiche erste elektronische Bandlücke auf. Beispielsweise unterscheiden sich die  Manufacturing tolerance in each case the same first electronic band gap. For example, they differ
Bandlücken der ersten Quantentopfschichten höchstens um 5 ~6 voneinander .  Band gaps of the first quantum well layers at most by 5 ~ 6 from each other.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die mindestens zweite QuantentopfSchicht eine zweite elektronische Bandlücke auf, welche die elektronische Bandlücke im Bereich der zweiten QuantentopfSchicht ist. Bei mehreren zweiten In accordance with at least one embodiment, the at least second quantum well layer has a second electronic band gap, which is the electronic band gap in the region of the second quantum well layer. For several second
Quantentopfschichten sind die zweiten elektronischen Quantum well layers are the second electronic
Bandlücken im Bereich der Herstellungstoleranz gleich groß, wenn die zweiten Quantentopfschichten im Rahmen der Bandgaps in the field of manufacturing tolerance the same size when the second quantum well layers in the context of
Herstellungstoleranz identisch zusammengesetzt sind. Manufacturing tolerance are identical.
Beispielsweise unterscheiden sich die Bandlücken der zweiten Quantentopfschichten dann höchstens um 10 % voneinander. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die zweite elektronische Bandlücke der mindestens einen zweiten QuantentopfSchicht größer als die ersten elektronischen Bandlücken der ersten For example, the band gaps of the second quantum well layers then differ by at most 10% from each other. In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the second electronic band gap of the at least one second quantum well layer is greater than the first electronic band gaps of the first
Quantentopfschichten . Insbesondere ist die zweite Quantum well layers. In particular, the second is
elektronische Bandlücke einer jeden zweiten electronic bandgap of every second
QuantentopfSchicht größer als die ersten elektronischen  Quantum well layer larger than the first electronic
Bandlücken aller ersten Quantentopfschichten . Das heißt, im Bereich der zweiten QuantentopfSchicht weist der Band gaps of all first quantum well layers. That is, in the area of the second quantum well layer, the
Halbleiterkörper des optoelektronischen Halbleiterchips eine größere elektronische Bandlücke auf als im Bereich der ersten Quantentopfschichten . Bei einer strahlenden Rekombination von Ladungsträgern im Bereich der zweiten QuantentopfSchicht würde daher elektromagnetische Strahlung erzeugt werden, die energetischer und damit kurzwelliger ist als bei Rekombination von Ladungsträgern im Bereich der ersten Semiconductor body of the optoelectronic semiconductor chip has a larger electronic band gap than in the region of the first quantum well layers. In a radiative recombination of charge carriers in the region of the second quantum well layer, therefore, electromagnetic radiation would be generated which is more energetic and thus shorter-wave than in the case of recombination of charge carriers in the region of the first
Quantentopfschichten . Die elektronischen Bandlücken im Bereich der ersten und zweiten Barriereschichten können dabei gleich groß sein. Quantum well layers. The electronic band gaps in the area of the first and second barrier layers can be the same size.
Ebenfalls ist es möglich, dass die elektronische Bandlücke im Bereich der zweiten Barriereschicht größer ist als die elektronische Bandlücke im Bereich aller ersten It is also possible that the electronic band gap in the region of the second barrier layer is larger than the electronic band gap in the region of all the first
Barriereschichten. Barrier layers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist der zweite Bereich näher an dem p-Typ- Halbleiterbereich angeordnet als der erste Bereich. Das heißt, die zweite QuantentopfSchicht oder alle zweiten In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the second region is arranged closer to the p-type semiconductor region than the first region. That is, the second quantum well layer or all second ones
Quantentopfschichten sind näher am p-Typ-Halbleiterbereich des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet als alle ersten Quantentopfschichten . An seiner p-Seite weist der optoelektronische Halbleiterchip damit zumindest eine  Quantum well layers are located closer to the p-type semiconductor region of the optoelectronic semiconductor chip than all the first quantum well layers. At its p-side, the optoelectronic semiconductor chip thus has at least one
kurzwelligere zweite QuantentopfSchicht auf im Vergleich zu ersten Quantentopfschichten, die näher am n-leitenden Bereich des Halbleiterkörpers angeordnet sind. shorter wavelength second quantum well layer compared to first quantum well layers, which are arranged closer to the n-type region of the semiconductor body.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips umfasst der optoelektronische Halbleiterchip einen p-Typ-Halbleiterbereich, einen n-Typ-Halbleiterbereich und eine zwischen dem p-Typ-Halbleiterbereich und dem n-Typ- Halbleiterbereich angeordnete aktive Zone, die als Mehrfach- Quantentopfstruktur ausgebildet ist. Dabei weist die In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the optoelectronic semiconductor chip comprises a p-type semiconductor region, an n-type semiconductor region and an active zone arranged between the p-type semiconductor region and the n-type semiconductor region, which is formed as a multiple quantum well structure is. In this case, the
Mehrfach-Quantentopfstruktur einen ersten Bereich mit abwechselnden ersten Quantentopfschichten und ersten Multiple quantum well structure a first region with alternating first quantum well layers and first
Barriereschichten und einen zweiten Bereich mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht und mindestens einer zweiten Barriereschicht auf. Die ersten Quantentopfschichten weisen erste elektronische Bandlücken und die mindestens eine zweite QuantentopfSchicht weist eine zweite elektronische Bandlücke auf. Die zweite elektronische Bandlücke der mindestens einen zweiten QuantentopfSchicht ist größer als die erste Barrier layers and a second region having at least a second quantum well layer and at least one second Barrier layer up. The first quantum well layers have first electronic band gaps and the at least one second quantum well layer has a second electronic band gap. The second electronic bandgap of the at least one second quantum well layer is larger than the first one
elektronische Bandlücke der ersten Quantentopfschichten und der zweite Bereich ist näher an dem p-Typ-Halbleiterbereich als der erste Bereich angeordnet. Einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen The electronic bandgap of the first quantum well layers and the second region are located closer to the p-type semiconductor region than the first region. One of the optoelectronic semiconductor chips described here is, inter alia, the following considerations
zugrunde. Der Ladungsträgertransport und dabei insbesondere die Löcherleitung stellen bei Nitrid-Verbindungs-Halbleitern mit beispielsweise einer InGaN/GaN-Mehrfach- Quantentopfstruktur in der aktiven Zone, die mittels MOVPE (metallorganische Gasphasenepitaxie) gewachsen wird, ein Problem dar, welches zu erhöhten Auger-Rekombinationen und damit zu einer reduzierten Helligkeit des vom based. The charge carrier transport and in particular the hole line pose a problem in nitride compound semiconductors with, for example, an InGaN / GaN multiple quantum well structure grown in the active zone by means of MOVPE (metalorganic vapor phase epitaxy), which leads to increased Auger recombinations thus to a reduced brightness of the
optoelektronischen Halbleiterchip im Betrieb erzeugten Lichts führen kann. Optoelectronic semiconductor chip in the operation of generated light can result.
Ein weiteres Problem ist die Alterung des elektronischen Halbleiterchips aufgrund von Dotierstoff-Diffusion, Another problem is the aging of the electronic semiconductor chip due to dopant diffusion,
insbesondere aufgrund der Diffusion von Magnesium aus dem p- Typ-Halbleiterbereich in die aktive Zone hinein. Dies erhöht die nicht strahlende Rekombinationsrate in den in particular due to the diffusion of magnesium from the p-type semiconductor region into the active zone. This increases the non-radiative recombination rate in the
Quantentopfschichten, die dem p-Typ-Halbleiterbereich am nächsten liegen, was über die Betriebszeit des Quantum well layers that are closest to the p-type semiconductor region, which over the operating time of the
optoelektronischen Halbleiterchips zu einer Reduzierung der im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung führt. optoelectronic semiconductor chip leads to a reduction of the electromagnetic radiation generated during operation.
Insbesondere der erhöhten Auger-Rekombination kann durch sehr dünne Barriereschichten in der Mehrfach-Quantentopfstruktur begegnet werden, was jedoch zu einer Verschlechterung der Qualität der Quantentopfschichten und damit zu einer In particular, increased Auger recombination may be due to very thin barrier layers in the multiple quantum well structure However, this leads to a deterioration of the quality of the quantum well layers and thus to a
Kleinstromschwäche des optoelektronischen Halbleiterchips führen kann. Alternativ können V-Defekte zur Strominjektion in die Mehrfach-Quantentopfstruktur genutzt werden, was jedoch zu Problemen bei höheren Betriebstemperaturen oder hohen Betriebsströmen führen kann. Small current weakness of the optoelectronic semiconductor chip may result. Alternatively, V-type defects can be used to inject current into the multiple quantum well structure, but this can lead to problems at higher operating temperatures or high operating currents.
Die Diffusion von Dotierstoffen, insbesondere von Magnesium, in die aktive Zone kann durch die Dicke von Abstandsschichten zwischen dem p-Typ-Halbleiterbereich und der Mehrfach- Quantentopfstruktur, der Wachstums-Temperatur des p-Typ- Halbleiterbereichs und der Dotierstoffkonzentration entgegnet werden. Beispielsweise führt eine geringere Wachstums- Temperatur des p-Typ-Halbleiterbereichs zu einer verringerten Diffusion von p-Dotierstoff in die aktive Zone, jedoch auch zu einer schlechteren Materialqualität und damit z. B. zu einer verschlechterten Effizienz des Halbleiterkörpers. Es hat sich nun überraschend gezeigt, dass mindestens eine zweite QuantentopfSchicht mit einer zweiten elektronischen Bandlücke näher an dem p-Typ-Halbleiterbereich als erste Quantentopfschichten mit kleineren ersten elektronischen Bandlücken die genannten Probleme lösen kann. So verbessert die mindestens eine zweite QuantentopfSchicht die The diffusion of dopants, particularly magnesium, into the active region can be countered by the thickness of spacers between the p-type semiconductor region and the multiple quantum well structure, the growth temperature of the p-type semiconductor region, and the dopant concentration. For example, a lower growth temperature of the p-type semiconductor region leads to a reduced diffusion of p-dopant in the active zone, but also to a poorer material quality and thus z. B. to a deteriorated efficiency of the semiconductor body. It has now surprisingly been found that at least one second quantum well layer with a second electronic band gap closer to the p-type semiconductor region than first quantum well layers with smaller first electronic band gaps can solve the mentioned problems. Thus, the at least one second quantum well layer improves the
Löcherleitung vom p-Typ-Halbleiterbereich zu und durch die folgenden Quantentöpfe und behindert die Diffusion von p- Dotierstoff in den ersten Bereich mit den ersten  Hole line from the p-type semiconductor region to and through the following quantum wells and hinders the diffusion of p-type dopant in the first region with the first
Quantentopfschichten, die eine geringere Bandlücke aufweisen. Dadurch erhöht sich die Helligkeit der vom optoelektronischen Halbleiterchip im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Quantum well layers having a narrower bandgap. This increases the brightness of the electromagnetic generated by the optoelectronic semiconductor chip during operation
Strahlung. Darüber hinaus weist der optoelektronische Radiation. In addition, the optoelectronic
Halbleiterchip aufgrund der Behinderung des p-Dotierstoffs in dem ersten Bereich der aktiven Zone ein verbessertes Semiconductor chip due to the obstruction of the p-type dopant in an improved one for the first area of the active zone
Alterungsverhalten auf. Aging behavior.
Es ist weiter möglich, dass die aktive Zone in der Mehrfach- Quantenschichtstruktur weitere Bereiche, zum Beispiel dritte, vierte und mehr Bereiche aufweist, in denen die Bandlücken der Quantentopfschichten der Bereiche im Vergleich zur zweiten elektronischen Bandlücke schrittweise zunehmen können . It is further possible that the active zone in the multiple quantum layer structure has further regions, for example third, fourth and more regions, in which the band gaps of the quantum well layers of the regions can increase stepwise compared to the second electronic band gap.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips ist die zweite elektronische Bandlücke zwischen wenigstens 1,005 und höchstens 1,05 Mal größer als alle ersten elektronischen Bandlücken. Dabei kann die According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the second electronic band gap is between at least 1.005 and at most 1.05 times larger than all first electronic band gaps. It can the
elektronische Bandlücke gemäß der empirischen Formel electronic band gap according to the empirical formula
Eg(x) = x Eg(InN) + (1 - x) Eg(GaN) - b x (1 - x), Eg (x) = x Eg (InN) + (1-x) Eg (GaN) -b x (1-x),
abgeschätzt werden, wobei be estimated, where
b = 1,25 eV, Eg(GaN) = 3,44eV bei 25°C, Eg ( InN) =0 , 7eV bei 25°C. Ferner wird angenommen, dass die ersten b = 1.25 eV, Eg (GaN) = 3.44eV at 25 ° C, Eg (InN) = 0.7eV at 25 ° C. It is also assumed that the first
Quantentopfschichten ca. 19% Indium enthalten und die zweite QuantentopfSchicht eine Indium-Konzentration aufweist, die relativ zur Indium-Konzentration in den ersten Quantum well layers containing about 19% indium and the second quantum well layer has an indium concentration, relative to the indium concentration in the first
Quantentopfschichten um wenigstens 2% und höchstens 20% kleiner ist. Quantum well layers is smaller by at least 2% and at most 20%.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips grenzt der zweite Bereich zum Beispiel direkt an den p-Typ-Halbleiterbereich, d. h. die zweite For example, according to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the second region directly adjoins the p-type semiconductor region, i. H. the second
QuantentopfSchicht mit der zweiten elektronischen Bandlücke, die größer ist als die ersten elektronischen Bandlücken der Quantentopfschichten im ersten Bereich, schließt die aktive Zone in Richtung von der n-Seite zur p-Seite des Quantum well layer with the second electronic band gap larger than the first electronic band gaps of the quantum well layers in the first region closes the active region in the direction from the n side to the p side of the
optoelektronischen Halbleiterchips zur p-Seite hin ab. Wird der Halbleiterkörper des optoelektronischen Halbleiterchips beispielsweise von der n-Seite zur p-Seite hin gewachsen, so wird zunächst der erste Bereich und dann der zweite Bereich gewachsen, wobei der p-Typ-Halbleiterbereich direkt dem zweiten Bereich nachfolgen kann. Alternativ kann zwischen dem zweiten Bereich und dem p-Typ- Halbleiterbereich noch eine Abstandsschicht aus zum Beispiel undotiertem GaN angeordnet sein . Die QuantentopfSchicht im zweiten Bereich, also die zweite QuantentopfSchicht , kann daher insgesamt auch als Optoelectronic semiconductor chips from the p-side down. Becomes For example, the semiconductor body of the optoelectronic semiconductor chip grown from the n-side to the p-side, first the first region and then the second region is grown, wherein the p-type semiconductor region can follow directly the second region. Alternatively, a spacer layer of, for example, undoped GaN may be arranged between the second region and the p-type semiconductor region. The quantum well layer in the second region, ie the second quantum well layer, can therefore also be considered as a total
nachgelagerte QuantentopfSchicht oder als „post-well" bezeichnet werden Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der zweite Bereich genau eine zweite Quantentopfschicht auf. Das heißt, es ist möglich, dass der zweite Bereich aus der zweiten Quantentopfschicht und der zweiten Barriereschicht besteht. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der zweite Bereich direkt an den p-Typ- Halbleiterbereich grenzt, d. h. der optoelektronische According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the second region has exactly one second quantum well layer, that is, it is possible that the second region consists of the second quantum well layer and the second barrier layer In particular, it is possible that the second region directly adjoins the p-type semiconductor region, ie the optoelectronic
Halbleiterchip weist dann genau eine zweite Semiconductor chip then has exactly a second
Quantentopfschicht auf, die direkt an den p-Typ- Halbleiterbereich grenzt. In Richtung des n-Typ- Halbleiterbereichs folgt dann der erste Bereich mit Quantum well layer adjacent to the p-type semiconductor region. In the direction of the n-type semiconductor region, the first region then follows
mindestens zwei ersten Quantentopfschichten . at least two first quantum well layers.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist der erste Bereich wenigstens zwei und höchstens zehn, insbesondere genau fünf erste In accordance with at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the first region has at least two and at most ten, in particular exactly five, first ones
Quantentopfschichten auf. Im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips findet eine strahlende Rekombination der Ladungsträger, insbesondere im ersten Bereich in den ersten Quantentopfschichten, statt. Dabei hat sich gezeigt, dass eine Verteilung der Ladungsträger auf wenigstens zwei und höchstens zehn, insbesondere genau fünf erste Quantum well layers on. During operation of the optoelectronic semiconductor chip, there is a radiative recombination of the charge carriers, in particular in the first region into the first Quantum well layers, instead. It has been found that a distribution of the charge carriers to at least two and at most ten, in particular exactly five first
Quantentopfschichten, bezüglich der Effizienz der erzeugten elektromagnetischen Strahlung optimal ist. Quantum well layers, with respect to the efficiency of the generated electromagnetic radiation is optimal.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist die mindestens eine zweite According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the at least one second
QuantentopfSchicht eine geringere Indium-Konzentration auf als alle ersten Quantentopfschichten . Das heißt, die größere Bandlücke im Bereich der zweiten Quantentopfschichten ist durch eine kleinere Indium-Konzentration im InGaN-basierten Material der Quantentopfschichten erreicht. Diese Indium- Konzentration kann beispielsweise durch Veränderung der Rate, mit der Indium oder Gallium während des MOVPE-Wachstums der aktiven Zone bereitgestellt werden, eingestellt werden. So führt beispielsweise sowohl die Reduzierung des Indium- Angebots als auch die Reduzierung des Gallium-Angebots während des Wachstums der Mehrfach-Quantentopfstruktur zur Ausbildung der zweiten QuantentopfSchicht mit einer Quantum well layer has a lower indium concentration than all first quantum well layers. That is, the larger band gap in the region of the second quantum well layers is achieved by a smaller indium concentration in the InGaN-based material of the quantum well layers. This indium concentration can be adjusted, for example, by varying the rate at which indium or gallium is provided during the MOVPE growth of the active zone. For example, both the reduction of the indium supply and the reduction of the gallium supply during the growth of the multiple quantum well structure leads to the formation of the second quantum well layer with a
verringerten Indium-Konzentration . decreased indium concentration.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterchips weist die mindestens eine zweite According to at least one embodiment of the optoelectronic semiconductor chip, the at least one second
QuantentopfSchicht eine Indium-Konzentration auf, die um wenigstens 2 % und um höchstens 20 % , insbesondere um wenigstens 2 % und um höchstens 8 %, kleiner ist relativ zur Indium-Konzentration aller ersten Quantentopfschichten . Durch eine derart verringerte Indium-Konzentration, beispielsweise durch eine Indium-Konzentrationsverringerung θΠ 5 "6 relativ zur Indium-Konzentration in der ersten QuantentopfSchicht kann eine zweite QuantentopfSchicht realisiert werden, bei der die zweite elektronische Bandlücke um das 1,005-Fache bis 1,05-Fache größer ist als die ersten Bandlücken der ersten Quantentopfschichten . Zum Beispiel weisen die ersten Quantum well layer an indium concentration which is smaller by at least 2% and at most 20%, in particular by at least 2% and at most 8%, relative to the indium concentration of all first quantum well layers. By such a reduced indium concentration, for example, by an indium concentration reduction θΠ 5 "6 relative to the indium concentration in the first quantum well layer, a second quantum well layer can be realized in which the second electronic band gap to 1.005 times 1.05 times larger than the first band gaps of the first quantum well layers. For example, the first ones
Quantentopfschichten dann eine Indium-Konzentration von Quantum well layers then an indium concentration of
16,92% auf und die zweite QuantentopfSchicht weist eine 16.92% and the second quantum well layer has a
Indium-Konzentration von 16,06% auf. Indium concentration of 16.06%.
Es wird des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips angegeben. Mit dem Furthermore, a method for producing an optoelectronic semiconductor chip is specified. With the
Verfahren kann insbesondere ein hier beschriebener In particular, a method can be described here
optoelektronischer Halbleiterchip hergestellt werden. Das heißt, sämtliche für den optoelektronischen Halbleiterchip offenbarten Merkmale sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst ein n-Typ-Halbleiterbereich erzeugt. Der n-Typ- Halbleiterbereich wird beispielsweise mittels eines MOVPE- Verfahrens erzeugt. In Wachstumsrichtung dem n-Typ-Halbleiterbereich optoelectronic semiconductor chip are produced. That is, all features disclosed for the optoelectronic semiconductor chip are also disclosed for the method and vice versa. In accordance with at least one embodiment of the method, an n-type semiconductor region is first generated. The n-type semiconductor region is generated, for example, by means of an MOVPE method. In the growth direction of the n-type semiconductor region
beispielsweise nachfolgend wird ein erster Bereich mit abwechselnd ersten Quantentopfschichten und erste For example, hereinafter, a first region with alternately first quantum well layers and first
Barriereschichten erzeugt. Auch der erste Bereich wird beispielsweise mittels MOVPE im gleichen Epitaxie-Reaktor wie der n-Typ-Halbleiterbereich erzeugt. Dabei wird der erste Bereich vorzugsweise ohne gezielte Zugabe von Dotierstoff erzeugt. Der erste Bereich weist dann z. B. InGaN- Quantentopfschichten auf, zwischen denen GaN- Barriereschichten angeordnet sind. Barrier layers generated. The first region is also produced, for example, by means of MOVPE in the same epitaxial reactor as the n-type semiconductor region. In this case, the first region is preferably produced without targeted addition of dopant. The first area then has z. InGaN quantum well layers, between which GaN barrier layers are arranged.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird in Wachstumsrichtung beispielsweise an der dem n-Typ-Halbleiterbereich abgewandten Seite des ersten Bereichs ein zweiter Bereich mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht und mindestens einer zweiten Barriereschicht erzeugt. Der zweite Bereich kann wiederum mittels des MOVPE-Verfahrens auf dem ersten Bereich erzeugt werden . In a further method step, in the growth direction, for example, on the side of the first region facing away from the n-type semiconductor region, there is a second region with at least a second quantum well layer and at least one second barrier layer is generated. The second area can in turn be generated by the MOVPE method on the first area.
In einem weiteren Verfahrensschritt erfolgt das Erzeugen eines p-Typ-Halbleiterbereichs an der dem ersten Bereich abgewandten Seite des zweiten Bereichs. Der p-Typ- Halbleiterbereich kann wiederum im gleichen Epitaxie-Reaktor mittels des MOVPE-Verfahrens erzeugt werden, wobei ein p- Dotierstoff, z. B. Magnesium, zugesetzt wird. In a further method step, the generation of a p-type semiconductor region takes place on the side of the second region which faces away from the first region. The p-type semiconductor region can in turn be generated in the same epitaxial reactor by means of the MOVPE method, a p-type dopant, eg. As magnesium is added.
Dabei werden die ersten Quantentopfschichten bei einer ersten Temperatur erzeugt, die zumindest eine zweite In this case, the first quantum well layers are generated at a first temperature, which is at least a second one
QuantentopfSchicht wird bei einer zweiten Temperatur erzeugt, wobei die zweite Temperatur größer ist als die erste Quantum well layer is generated at a second temperature, wherein the second temperature is greater than the first
Temperatur. Es ist insbesondere möglich, dass die Temperature. It is possible in particular that the
Wachstumsbedingungen bei Erzeugung der ersten Growing conditions when producing the first
Quantentopfschichten und der zumindest einen zweiten Quantum well layers and the at least one second
QuantentopfSchicht sich voneinander nur durch die geänderte Wachstumstemperatur unterscheiden, wobei die übrigen Quantum well layer differ from each other only by the changed growth temperature, with the remaining
Wachstumsparameter im Rahmen der Herstellungstoleranz gleich sind . Das beschriebene Verfahren kann dabei insbesondere in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, dass die beschriebenen Bereiche und Schichten direkt aufeinander abgeschieden werden. Es hat sich nun gezeigt, dass eine unterschiedliche Indium- Konzentration in der zumindest einen zweiten Growth parameters within the manufacturing tolerance are the same. The method described can be carried out in particular in the order given. Furthermore, it is possible that the described regions and layers are deposited directly on one another. It has now been found that a different indium concentration in the at least one second
QuantentopfSchicht im Vergleich zu den ersten Quantum well layer compared to the first
Quantentopfschichten besonders genau und einfach durch eine Änderung der Wachstums-Temperatur erreicht werden kann. Dabei hat sich insbesondere gezeigt, dass zur Einstellung der gewünschten Indium-Konzentration in der zumindest einen zweiten QuantentopfSchicht eine zweite Temperatur optimal ist, die um wenigstens 1 K und höchstens 20 K größer ist als die erste Temperatur, bei der die ersten Quantentopfschichten gewachsen werden. Beispielsweise bei einer zweiten Quantum well layers very precisely and simply by a Change in the growth temperature can be achieved. In this case, it has been found, in particular, that to set the desired indium concentration in the at least one second quantum well layer, a second temperature which is at least 1 K and at most 20 K greater than the first temperature at which the first quantum well layers are grown is optimal. For example, a second
Temperatur, die um 4 K größer ist als die erste Temperatur, werden 5 % weniger Indium in der zumindest einen zweiten QuantentopfSchicht eingelagert, als dies für die ersten Temperature, which is 4 K larger than the first temperature, 5% less indium are stored in the at least one second quantum well layer than for the first
QuantentopfSchicht der Fall ist. Quantum well layer is the case.
Die Reduzierung der Indium-Konzentration in der zumindest einen zweiten QuantentopfSchicht relativ zu den ersten The reduction of the indium concentration in the at least one second quantum well layer relative to the first
Quantentopfschichten führt zu einer größeren elektronischen Bandlücke. Auf diese Weise ist es also möglich, die zweite, größere elektronische Bandlücke besonders einfach und genau einzustellen . Die Indium-Konzentration y in einer QuantentopfSchicht ist dabei zum Beispiel gemäß folgender empirischer Formel vom Temperaturunterschied x zwischen der zweiten und der ersten Temperatur abhängig: y=-0, 22 x + 16, 92. Quantum well layers leads to a larger electronic band gap. In this way, it is possible to adjust the second, larger electronic band gap particularly easily and accurately. The indium concentration y in a quantum well layer is dependent on the temperature difference x between the second and the first temperature, for example, according to the following empirical formula: y = -0, 22 × + 16, 92.
Die ersten und zweiten Barriereschichten können hingegen bei jeweils gleichen Temperaturen gewachsen werden, die z. B. um wenigstens 25 bis höchstens 60 K größer sind als die The first and second barrier layers, however, can be grown at the same temperatures, the z. B. at least 25 to at most 60 K are greater than that
Temperatur, bei der die ersten Quantentopfschichten gewachsen werden . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchip wird das Verfahren mit folgenden Schritten durchgeführt: Temperature at which the first quantum well layers are grown. In accordance with at least one embodiment of the method for producing an optoelectronic semiconductor chip, the method is carried out with the following steps:
- Erzeugen eines n-Typ-Halbleiterbereichs ,  Generating an n-type semiconductor region,
- Erzeugen eines ersten Bereichs mit abwechselnden ersten Quantentopfschichten und ersten Barriereschichten, Generating a first region with alternating first quantum well layers and first barrier layers,
- Erzeugen eines zweiten Bereichs mit mindestens einer zweiten Quantentopfschicht und mindestens einer zweiten  Generating a second area with at least one second quantum well layer and at least one second
Barriereschicht, und Barrier layer, and
- Erzeugen eines p-Typ-Halbleiterbereichs , wobei - Creating a p-type semiconductor region, wherein
- die ersten Quantentopfschicht mit einem ersten Indium- Molfluss erzeugt werden,  the first quantum well layer is generated with a first indium molar flux,
- die zumindest eine zweite Quantentopfschicht mit einem zweiten Indium-Molfluss erzeugt wird, und der zweite Indium- Molfluss niedriger ist als der ersten Indium-Molfluss .  - The at least one second quantum well layer is generated with a second indium molar flow, and the second indium molar flow is lower than the first indium molar flow.
Die Änderung des Indium-Molfluss kann dabei alternativ oder zusätzlich zu beschriebenen Temperaturänderung erfolgen. Eine Möglichkeit die Indium-Konzentration in der zumindest einen zweiten Quantentopfschicht gegenüber den ersten The change in the indium molar flux can be carried out alternatively or in addition to the described temperature change. One possibility is the indium concentration in the at least one second quantum well layer compared to the first
Quantentopfschichten zu senken ist beispielsweise das Angebot an Indiumatomen im Reaktor zu reduzieren. Bei MOVPE-Wachstum von InGaN Schichten ist dies zum Beispiel der Gasfluss von Trimethylindium Metallorganylen . To reduce quantum well layers, for example, is to reduce the supply of indium atoms in the reactor. In MOVPE growth of InGaN layers, for example, this is the gas flow of trimethylindium metal organyls.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchip wird das Verfahren mit folgenden Schritten durchgeführt: In accordance with at least one embodiment of the method for producing an optoelectronic semiconductor chip, the method is carried out with the following steps:
- Erzeugen eines n-Typ-Halbleiterbereichs, Generating an n-type semiconductor region,
- Erzeugen eines ersten Bereichs mit abwechselnden ersten Quantentopfschichten und ersten Barriereschichten, - Erzeugen eines zweiten Bereichs mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht und mindestens einer zweiten Generating a first region with alternating first quantum well layers and first barrier layers, Generating a second area with at least one second quantum well layer and at least one second
Barriereschicht, und Barrier layer, and
- Erzeugen eines p-Typ-Halbleiterbereichs , wobei  - Creating a p-type semiconductor region, wherein
- die ersten QuantentopfSchicht mit einer ersten - the first quantum well layer with a first
Wachstumsrate erzeugt werden,  Growth rate are generated
- die zumindest eine zweite QuantentopfSchicht mit einer zweiten Wachstumsrate erzeugt wird, und  - The at least one second quantum well layer is generated at a second growth rate, and
- erste Wachstumsrate verschieden ist von der zweiten  - first growth rate is different from the second
Wachstumsrate. Growth rate.
Eine Möglichkeit die Indium-Konzentration in der zumindest einen zweiten QuantentopfSchicht gegenüber den ersten One possibility is the indium concentration in the at least one second quantum well layer compared to the first
Quantentopfschichten zu senken ist beispielsweise durch die InGaN Wachstumrate gegeben, wobei bei üblichen MOVPE Lowering quantum well layers is given, for example, by the InGaN growth rate, with conventional MOVPE
Wachstumsbedingungen für InGaN Schichten eine niedrigere zweite Wachstumsrate zu einer niedrigeren Indiumkonzentration führt . Die Änderung der Wachstumsrate kann dabei zusätzlich oder alternativ zur Änderung der Temperatur und/oder zur Änderung des Indium-Molfluss erfolgen.  Growth conditions for InGaN layers a lower second growth rate leads to a lower indium concentration. The change in the growth rate may be carried out additionally or alternatively to the change in temperature and / or to change the indium molar flow.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchip wird das Verfahren mit folgenden Schritten durchgeführt: In accordance with at least one embodiment of the method for producing an optoelectronic semiconductor chip, the method is carried out with the following steps:
- Erzeugen eines n-Typ-Halbleiterbereichs ,  Generating an n-type semiconductor region,
- Erzeugen eines ersten Bereichs mit abwechselnden ersten Quantentopfschichten und ersten Barriereschichten,  Generating a first region with alternating first quantum well layers and first barrier layers,
- Erzeugen eines zweiten Bereichs mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht und mindestens einer zweiten Generating a second area with at least one second quantum well layer and at least one second
Barriereschicht, und Barrier layer, and
- Erzeugen eines p-Typ-Halbleiterbereichs, wobei - die ersten Quantentopfschichten und die zumindest eine zweite Quantentopfschichte aus AlInGaN bestehen oder mit diesem Material gebildet werden, und - Creating a p-type semiconductor region, wherein the first quantum well layers and the at least one second quantum well layer consist of AlInGaN or are formed with this material, and
- die Aluminium-Konzentration in der zumindest einen zweiten QuantentopfSchicht höher ist als in den ersten  the aluminum concentration in the at least one second quantum well layer is higher than in the first one
Quantentopfschichten .  Quantum well layers.
Mit anderen Worten werden die Quantentopfschichten mit aus AI (x) In (y) Ga ( 1-x-y) gebildet, wobei x die Konzentration von Aluminium und y die Konzentration von Indium ist. Es hat sich dabei gezeigt, dass eine weitere Möglichkeit, die Bandlücke in der zumindest einen zweiten QuantentopfSchicht gegenüber den ersten Quantentopfschichten zu erhöhen, die Beimischung von Aluminium ist. Beimischung von Aluminium zu einer InGaN QuantentopfSchicht im Bereich zwischen 1% bis 10% erhöht dabei deren Bandlücke um cirka 0,2% bis 5% In other words, the quantum well layers are formed with Al (x) In (y) Ga (1-x-y), where x is the concentration of aluminum and y is the concentration of indium. It has been shown that a further possibility of increasing the band gap in the at least one second quantum well layer compared to the first quantum well layers is the admixture of aluminum. Addition of aluminum to an InGaN quantum well layer in the range between 1% and 10% increases the band gap by about 0.2% to 5%
Die Änderung der Aluminium-Konzentration kann dabei The change in the aluminum concentration can be
zusätzlich oder alternativ zur Änderung der Temperatur und/oder zur Änderung des Indium-Molfluss und/oder der additionally or alternatively to changing the temperature and / or changing the indium molar flux and / or the
Wachstumsrate erfolgen. Ferner ist es möglich, dass genau eine, genau zwei, genau drei oder genau vier der genannten Änderungen erfolgen, um die zumindest eine zweite  Growth rate. Furthermore, it is possible that exactly one, exactly two, exactly three or exactly four of the mentioned changes take place around the at least one second one
QuantentopfSchicht zu bilden. Forming quantum well layer.
Im Folgenden werden der hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchip sowie das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Figuren näher erläutert . In the following, the optoelectronic semiconductor chip described here as well as the method described here are explained in greater detail on the basis of exemplary embodiments and associated figures.
Die Figur 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips gemäß eines Ausführungsbeispiels. Anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 1B und IC sind Eigenschaften des optoelektronischen Halbleiterchips gemäß des FIG. 1A shows a schematic sectional illustration of an optoelectronic semiconductor chip described here according to an exemplary embodiment. Based on the schematic Representations of FIGS. 1B and 1C are properties of the optoelectronic semiconductor chip in accordance with FIG
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Anhand der schematischen Darstellungen der Figuren 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9A, 9B sind Eigenschaften und Vorteile eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips sowie eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Embodiment explained in more detail. On the basis of the schematic representations of FIGS. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9A, 9B, properties and advantages of an optoelectronic semiconductor chip described here as well as a method for producing a method described here are described
optoelektronischen Halbleiterchips näher erläutert. Optoelectronic semiconductor chips explained in more detail.
Die Figur 1A zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 umfasst einen Halbleiterkörper 10 λ. Der Halbleiterkörper 10 λ umfasst einen n-Typ-Halbleiterbereich 6, der vorliegend auf n-dotiertem Nitrid-Verbindungs- Halbleitermaterial basiert. In der Wachstumsrichtung R folgt dem n-Typ-Halbleiterbereich 6 die aktive Zone 5 nach. Dabei kann zwischen dem n-Typ-Halbleiterbereich 6 und der aktiven Zone 5 noch eine teilweise n-dotierte GaN / InGaN FIG. 1A shows a schematic sectional representation of an optoelectronic semiconductor chip described here according to a first exemplary embodiment. The optoelectronic semiconductor chip 10 comprises a semiconductor body 10 λ . The semiconductor body 10 λ comprises an n-type semiconductor region 6, which in the present case is based on n-doped nitride compound semiconductor material. In the growth direction R, the n-type semiconductor region 6 is followed by the active zone 5. In this case, between the n-type semiconductor region 6 and the active zone 5 still a partially n-doped GaN / InGaN
Schichtfolge, die zur Elektroneninjektion dient, angeordnet sein, die in der Figur nicht dargestellt ist.  Layer sequence, which is used for electron injection, be arranged, which is not shown in the figure.
Die aktive Zone umfasst die Mehrfach-Quantentopfstruktur 51, 52, welche sich in einen ersten Bereich 51 und einen zweiten Bereich 52 gliedert. Im ersten Bereich 51 der Mehrfach- Quantentopfstruktur sind erste Quantentopfschichten 51A und erste Barriereschichten 51B abwechselnd angeordnet. The active zone comprises the multiple quantum well structure 51, 52, which is divided into a first region 51 and a second region 52. In the first region 51 of the multiple quantum well structure, first quantum well layers 51A and first barrier layers 51B are alternately arranged.
Beispielsweise umfasst der erste Bereich B = 5 Paare erster Quantentopfschichten und erster Barriereschichten. For example, the first region B comprises 5 pairs of first quantum well layers and first barrier layers.
An der dem n-Typ-Halbleiterbereich 6 abgewandten Seite des ersten Bereichs 51 der Mehrfach-Quantentopfstruktur folgt in Wachstumsrichtung R der zweite Bereich 52 mit einer zweiten QuantentopfSchicht 52A und einer zweiten Barriereschicht 52B. Beispielsweise umfasst der zweite Bereich A = 1 Paare dieser Schichten. Damit umfasst die Mehrfach-Quantentopfstruktur im Ausführungsbeispiel der Figur 1 fünf erste On the side of the first region 51 of the multiple quantum well structure facing away from the n-type semiconductor region 6 follows in FIG Growth direction R, the second region 52 having a second quantum well layer 52A and a second barrier layer 52B. For example, the second area A = 1 pairs of these layers. Thus, the multiple quantum well structure in the embodiment of Figure 1 comprises five first
Quantentopfschichten 51A und eine zweite QuantentopfSchicht 51B.  Quantum well layers 51A and a second quantum well layer 51B.
Die ersten und zweiten Quantentopfschichten unterscheiden sich durch ihre Indium-Konzentration voneinander. The first and second quantum well layers differ from each other in their indium concentration.
Beispielsweise ist die Indium-Konzentration der zweiten  For example, the indium concentration is the second
QuantentopfSchicht um 5 "6 niedriger relativ zur Indium- Konzentration der ersten Quantentopfschichten 51A. Zum Quantum well layer 5 "6 lower relative to the indium concentration of the first quantum well layers 51A
Beispiel beträgt die Indium-Konzentration in den ersten Example is the indium concentration in the first
Quantentopfschichten 51A 16,92 %, wohingegen die Indium- Konzentration in der zweiten QuantentopfSchicht 52A 16,06 % beträgt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die zweite QuantentopfSchicht bei einer Wachstums- Temperatur T2 durch ein MOVPE-Verfahren erzeugt wird, die um 4 K größer ist als die Wachstums-Temperatur Tl, bei der die erste QuantentopfSchicht 51A erzeugt wird. Quantum well layers 51A 16.92%, whereas the indium concentration in the second quantum well layer 52A is 16.06%. This can be achieved, for example, by generating the second quantum well layer at a growth temperature T2 by an MOVPE method that is 4 K larger than the growth temperature Tl at which the first quantum well layer 51A is generated.
In Wachstumsrichtung R an der dem ersten Bereich 51 In the growth direction R at the first region 51
abgewandten Seite des zweiten Bereichs 52 folgt der p-Typ- Halbleiterbereich 4, der beispielsweise auf p-dotiertem opposite side of the second region 52 follows the p-type semiconductor region 4, for example, on p-doped
Nitrid-Verbindungs-Halbleitermaterial basiert. Beispielsweise kommt dabei Magnesium als p-Dotierstoff zum Einsatz. Zwischen der aktiven Zone 5 und dem zweiten Bereich 52 kann eine wenige Nanometer dicke Abstandsschicht aus zum Beispiel undotiertem GaN angeordnet sein, die nicht dargestellt ist.  Nitride compound semiconductor material based. For example, magnesium is used as the p-type dopant. Between the active zone 5 and the second region 52 may be a few nanometer thick spacer layer of, for example, undoped GaN, which is not shown.
Der optoelektronische Halbleiterchip gemäß dem The optoelectronic semiconductor chip according to the
Ausführungsbeispiel der Figur 1A umfasst zusätzlich zum Halbleiterkörper 10 λ ein Trägersubstrat 1, das beispielsweise mit einem elektrisch leitfähigen Material wie Germanium oder dotiertem Silizium gebildet ist. Zwischen dem Trägersubstrat 1 und dem Halbleiterkörper 10 λ sind eine Verbindungsschicht, beispielsweise eine Lotschicht, sowie eine Spiegelschicht 3 angeordnet. Der optoelektronische Halbleiterchip 10 umfasst weiter eine erste Kontaktschicht 7 an der dem Embodiment of Figure 1A includes in addition to Semiconductor body 10 λ a carrier substrate 1, which is formed for example with an electrically conductive material such as germanium or doped silicon. Between the carrier substrate 1 and the semiconductor body 10 λ , a connection layer, for example a solder layer, and a mirror layer 3 are arranged. The optoelectronic semiconductor chip 10 further comprises a first contact layer 7 at the
Halbleiterkörper 10 λ abgewandten Seite des Trägersubstrats 1 und eine zweite Kontaktschicht 8 an der dem Trägersubstrat abgewandten Oberseite des Halbleiterkörpers 10. Semiconductor body 10 λ opposite side of the carrier substrate 1 and a second contact layer 8 on the carrier substrate remote from the top of the semiconductor body 10th
Elektromagnetische Strahlung verlässt den optoelektronischen Halbleiterchip 10 beispielsweise hauptsächlich durch die Strahlungsaustrittsfläche 9. Der optoelektronische Halbleiterchip ist im  Electromagnetic radiation leaves the optoelectronic semiconductor chip 10, for example, mainly through the radiation exit surface 9. The optoelectronic semiconductor chip is in the
Ausführungsbeispiel der Figur 1A also als vertikale  Embodiment of Figure 1A so as vertical
Leuchtdiode dargestellt, die beispielsweise an der zweiten Kontaktschicht 8 über einen Bonddraht kontaktiert werden kann. Bei einem hier beschriebenen optoelektronischen Light emitting diode shown, which can be contacted, for example, at the second contact layer 8 via a bonding wire. In an optoelectronic described here
Halbleiterchip kann es sich jedoch auch um einen Flip-Chip, einen Saphirchip, einen UX3-Chip oder jede Art von However, a semiconductor chip may also be a flip chip, a sapphire chip, a UX3 chip or any type of
Leuchtdiodenchip oder Laserdiodenchip handeln. Ferner ist es möglich, dass der optoelektronische Halbleiterchip eine andere Anzahl von ersten und zweiten Quantentopfschichten als für das Ausführungsbeispiel der Figur 1A angegeben aufweist. LED chip or laser diode chip act. Furthermore, it is possible that the optoelectronic semiconductor chip has a different number of first and second quantum well layers than specified for the embodiment of FIG. 1A.
In Verbindung mit der schematischen Darstellung der Figur 1B ist der Verlauf der elektronischen Bandlücke in der aktiven Zone 5 in der Richtung z dargestellt. Die Richtung z verläuft dabei von der p-Seite des Halbleiterkörpers 10 λ zur n-Seite des Halbleiterkörpers 10 siehe dazu auch die Figur 1A. Die elektronische Bandlücke ist in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Wie aus der Figur 1B ersichtlich, ist die zweite elektronische Bandlücke EQW2 bei der zweiten In conjunction with the schematic representation of FIG. 1B, the course of the electronic band gap in the active zone 5 in the direction z is shown. The direction z in this case runs from the p-side of the semiconductor body 10 λ to the n-side of the semiconductor body 10, see also FIG. 1A. The electronic band gap is plotted in arbitrary units. As can be seen in FIG. 1B, the second one is electronic band gap E QW 2 at the second
QuantentopfSchicht 52A größer als die elektronische Bandlücke EQWi bei den ersten Quantentopfschichten 51A. Die ersten und zweiten Barriereschichten 52B und 51B können hingegen im Rahmen der Herstellungstoleranz gleiche elektronische Quantum well layer 52A larger than the electronic band gap E QW i in the first quantum well layers 51A. On the other hand, the first and second barrier layers 52B and 51B may be the same electronic within the manufacturing tolerance
Bandlücken EBi und EB2 aufweisen. Band gaps E B i and E B 2 have.
Anhand der schematischen Darstellung der Figur IC ist eine Wirkung des in der Figur 1B schematisch dargestellten Based on the schematic representation of Figure IC is an effect of the schematically shown in Figure 1B
Bandverlaufs im Vergleich zu einer herkömmlichen Struktur erläutert. Die linke Seite der Figur IC zeigt die Anzahl N der freien p-Typ-Landungsträger, kurz „Löcher", in den ersten Quantentopfschichten 51A für einen optoelektronischen Band History compared explained in comparison to a conventional structure. The left side of FIG. 1C shows the number N of free p-type landing carriers, "holes", in the first quantum well layers 51A for an opto-electronic one
Halbleiterchip, in dem lediglich ein erster Bereich 51 in der Mehrfach-Quantentopfstruktur vorhanden ist. Das heißt, dem zugehörigen optoelektronischen Halbleiterchip fehlt es an dem zweiten Bereich 52 mit der zweiten QuantentopfSchicht 52A, die eine größere zweite elektronische Bandlücke als die ersten elektronischen Bandlücken der ersten Semiconductor chip in which only a first region 51 is present in the multiple quantum well structure. That is, the associated optoelectronic semiconductor chip lacks the second region 52 with the second quantum well layer 52A, which has a larger second electronic band gap than the first electronic band gaps of the first
Quantentopfschichten 51A aufweist. Has quantum well layers 51A.
Im Unterschied dazu zeigt der rechte Teil der Figur IC die Situation für einen optoelektronischen Halbleiterchip, wie er in Verbindung mit den Figuren 1A und 1B beschrieben ist, bei dem der zweite Bereich 52 vorhanden ist. Wie ersichtlich ist, sind die Löcher bei einem hier beschriebenen In contrast, the right part of Figure IC shows the situation for an optoelectronic semiconductor chip as described in connection with Figures 1A and 1B, in which the second region 52 is present. As can be seen, the holes are as described herein
optoelektronischen Halbleiterchip mit zweitem Bereich 52 gleichmäßiger auf die ersten Quantentopfschichten 51A second-optoelectronic semiconductor chip 52 more uniformly on the first quantum well layers 51A
verteilt, als dies ohne den zweiten Bereich 52 der Fall ist. Das heißt, der zweite Bereich führt dazu, dass die distributed as this is the case without the second area 52. That is, the second area causes the
Ladungsträger gleichmäßiger über die zur Strahlungserzeugung vorgesehenen Quantentopfschichten verteilt werden, was zu einer Verringerung der Auger-Rekombination führt und damit zu einer höheren Effizienz bei großen Strömen. Charge carriers are distributed more uniformly over the quantum well layers provided for generating radiation, resulting in a reduction in Auger recombination leads and thus to a higher efficiency at high currents.
In Verbindung mit der Figur 2 ist schematisch die Verformung des Bandverlaufs in Valenzband (unten) und Leitungsband In connection with FIG. 2, the deformation of the strip course in valence band (below) and conduction band is schematically shown
(oben) für eine positive Spannung dargestellt, wobei die Wirkung der Ladungsträgerinjektion vernachlässigt ist. (top) for a positive voltage, neglecting the effect of carrier injection.
Dargestellt sind der zweite Bereich 52 sowie zwei erste Shown are the second area 52 and two first
Quantentopfschichten 51A des ersten Bereichs 51. Wie durch die Pfeile schematisch dargestellt, bewegen sich die Quantum well layers 51A of the first region 51. As shown schematically by the arrows, the move
Ladungsträger in Valenz- und Leitungsband beispielsweise durch Tunneln weg aus der zweiten QuantentopfSchicht 52A im zweiten Bereich 52 hin zu den ersten Quantentopfschichten 51A im ersten Bereich 51, die geringere Bandlücken aufweisen. Damit trägt die zweite QuantentopfSchicht 52A kaum zur strahlenden Rekombination bei. Dies hat den Effekt, dass p- Dotierstoff, insbesondere Magnesium, welcher bei der Charge carriers in valence and conduction band, for example, by tunneling away from the second quantum well layer 52A in the second region 52 toward the first quantum well layers 51A in the first region 51, which have smaller band gaps. Thus, the second quantum well layer 52A scarcely contributes to the radiative recombination. This has the effect that p-dopant, in particular magnesium, which in the
Herstellung des optoelektronischen Halbleiterchips oder im Betrieb des optoelektronischen Halbleiterchips in die aktive Zone 5 diffundiert und hauptsächlich im zweiten Bereich 52 der Mehrfach-Quantentopfstruktur verbleibt, die Effizienz des optoelektronischen Halbleiterchips kaum oder gar nicht mindert, da in dieser QuantentopfSchicht des zweiten Bereichs 52 ohnehin kaum oder keine strahlende Rekombination erfolgt. Production of the optoelectronic semiconductor chip or during operation of the optoelectronic semiconductor chip in the active zone 5 diffused and remains mainly in the second region 52 of the multiple quantum well structure, the efficiency of the optoelectronic semiconductor chip hardly or not at all diminishes because in this quantum well layer of the second region 52 hardly or anyway no radiative recombination occurs.
In Verbindung mit der schematischen Schnittdarstellung der Figur 3 ist die Verformung der Verläufe von Valenzband In conjunction with the schematic sectional view of Figure 3 is the deformation of the courses of valence band
(unten) und Leitungsband (oben) schematisch für eine (bottom) and conduction band (top) schematically for a
anliegende positive Spannung unter Berücksichtigung des applied positive voltage considering the
Effekts der Ladungsträgerinjektion dargestellt. Es ist wiederum der zweite Bereich 52 sowie ein Teil des ersten Bereichs 51 mit den an den zweiten Bereich 52 angrenzenden ersten Quantentopfschichten 51A dargestellt. Anhand der Figur 3 ist dargestellt, dass die Blauverschiebung anhand eines erhöhten Betriebsstroms bei hier beschriebenen Effects of carrier injection shown. It is in turn the second region 52 and a part of the first region 51 with those adjacent to the second region 52 first quantum well layers 51A. It is shown with reference to FIG. 3 that the blue shift is described with reference to an increased operating current
optoelektronischen Halbleiterchips reduziert ist. Der zweite Bereich 52 der Mehrfach-Quantentopfstruktur mit der zweiten QuantentopfSchicht 52A führt zu einer gleichmäßigeren optoelectronic semiconductor chips is reduced. The second region 52 of the multiple quantum well structure with the second quantum well layer 52A results in a smoother one
Verteilung der Ladungsträger (vergleiche dazu Figur 2), welche durch das Anlegen höherer Betriebsströme weiter unterstützt wird. Insgesamt führt dies zu einem reduzierten Starkeffekt (QCSE: Quantum-Confined Stark Effect), zu einer stärkeren Abflachung des Bandverlaufs und damit zu einer reduzierten Blauverschiebung aufgrund erhöhten Distribution of the charge carriers (see Figure 2), which is further supported by the application of higher operating currents. Overall, this leads to a reduced power effect (QCSE: quantum-confined strong effect), to a greater flattening of the band profile and thus to a reduced blue shift due to increased
Betriebsstroms . In der schematischen Darstellung der Figur 4 ist die Operating current. In the schematic representation of Figure 4 is the
Verformung des Bandverlaufs von Valenzband (unten) und  Deformation of the band course of valence band (below) and
Leitungsband (oben) für eine positive anliegende Spannung ohne Berücksichtigung der Ladungsträgerinjektion dargestellt. Anhand der Figur 4 ist dabei der Effekt von höheren Conduction band (top) for a positive voltage applied without consideration of the charge carrier injection. With reference to Figure 4 is the effect of higher
Betriebstemperaturen auf einen hier beschriebenen Operating temperatures to one described here
optoelektronischen Halbleiterchip näher beschrieben. Höhere Betriebstemperaturen führen zu einer gleichmäßigeren Optoelectronic semiconductor chip described in detail. Higher operating temperatures lead to a more uniform
Verteilung der Ladungsträger. Bei einem hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchip mit dem zweiten Bereich 52 der Mehrfach-Quantentopfstruktur wird die gleichmäßigere Verteilung der Ladungsträger durch eine hohe Distribution of the charge carriers. In an optoelectronic semiconductor chip described here with the second region 52 of the multiple quantum well structure, the more uniform distribution of the charge carriers becomes high
Betriebstemperatur unterstützt durch den Effekt der zweiten QuantentopfSchicht 52A mit der größeren elektronischen  Operating temperature supported by the effect of the second quantum well layer 52A with the larger electronic
Bandlücke. Die durch die höhere Temperatur initiierte Bandgap. The initiated by the higher temperature
Rotverschiebung ist daher bei hier beschriebenen Redshift is therefore described here
optoelektronischen Halbleiterchips weiter verstärkt. Das heißt, hier beschriebene optoelektronische optoelectronic semiconductor chips further amplified. That is, optoelectronic described here
Halbleiterchips zeichnen sich durch eine reduzierte Semiconductor chips are characterized by a reduced
Blauverschiebung und eine erhöhte Rotverschiebung aus. Bei optoelektronischen Halbleiterchips, die Licht im blauen Blue shift and increased redshift off. For optoelectronic semiconductor chips, the light in the blue
Spektralbereich emittieren, erfolgt also vorteilhaft eine Verschiebung in den Wellenlängenbereich, in dem die Emit spectral range, thus advantageously takes place a shift in the wavelength range in which the
Empfindlichkeit des menschlichen Auges besonders groß ist. Bei optoelektronischen Halbleiterchips, die Licht im blauen Spektralbereich emittieren, welches nachfolgend mittels Phosphoreszenzmaterialien in weisses Licht umgewandelt wird, erfolgt vorteilhaft eine Verschiebung in den Sensitivity of the human eye is particularly large. In the case of optoelectronic semiconductor chips which emit light in the blue spectral range, which is subsequently converted into white light by means of phosphorescent materials, a shift into the light is advantageously carried out
Wellenlängenbereich, in dem die Effizienz üblicher Wavelength range in which the efficiency is more common
Phosphormaterialien besonders groß ist. Die schematische Auftragung der Figur 5 zeigt die Phosphorus materials is particularly large. The schematic plot of Figure 5 shows the
Strahlungsleistung Phie bei einem Betriebsstrom von 350 mA und einer Wellenlänge von 450 nm in Watt für vier  Radiation power Phie at an operating current of 350 mA and a wavelength of 450 nm in watts for four
verschiedene Arten von optoelektronischen Halbleiterchips. Die Halbleiterchips der Gruppe I und der Gruppe III sind dabei optoelektronische Halbleiterchips, wie sie hier beschrieben sind, die in der Mehrfach-Quantentopfstruktur den ersten Bereich 51 und den zweiten Bereich 52 aufweisen. Die Gruppe II umfasst Halbleiterchips mit einer Mehrfach- Quantentopfstruktur, die lediglich den ersten Bereich 51 aufweist und dort sechs Quantentopfschichten 51A. Die Gruppe IV umfasst Halbleiterchips, die lediglich einen ersten various types of optoelectronic semiconductor chips. The semiconductor chips of group I and group III are optoelectronic semiconductor chips, as described here, which have the first region 51 and the second region 52 in the multiple quantum well structure. Group II comprises semiconductor chips having a multiple quantum well structure having only the first region 51 and there six quantum well layers 51A. Group IV comprises semiconductor chips which only have a first
Bereich 51 mit fünf Quantentopfschichten 51A aufweisen, die jeweils die gleiche Indium-Konzentration aufweisen. Wie aus der Auftragung der Figur 5 ersichtlich, ist die Area 51 having five quantum well layers 51A each having the same indium concentration. As can be seen from the plot of Figure 5, is the
Strahlungsleistung für hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchips der Gruppen I und III um 1 % größer als für die herkömmlichen optoelektronischen Halbleiterchips der Gruppe IV sowie um 2 % größer als für die herkömmlichen optoelektronischen Halbleiterchips der Gruppe II. Radiation power for optoelectronic semiconductor chips of groups I and III described here by 1% greater than for the conventional optoelectronic semiconductor chips of Group IV and 2% larger than for the conventional Group II semiconductor optoelectronic chips.
Die schematische Auftragung der Figur 6 zeigt den Lichtstrom Phiv in Lumen aufgetragen gegen den Betriebsstrom in mA für die erste Gruppe I von optoelektronischen Halbleiterchips im Vergleich zur vierten Gruppe IV optoelektronischer The schematic plot of Figure 6 shows the luminous flux Phiv plotted in lumens against the operating current in mA for the first group I of optoelectronic semiconductor chips compared to the fourth group IV optoelectronic
Halbleiterchips. Aus der Auftragung der Figur 6 ist Semiconductor chips. From the plot of Figure 6 is
ersichtlich, dass für hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchips insbesondere bei größeren Betriebsströmen der Lichtstrom größer ist als für herkömmliche optoelektronische Halbleiterchips . It can be seen that the luminous flux is greater for conventional optoelectronic semiconductor chips, in particular for larger operating currents, than for conventional optoelectronic semiconductor chips.
In der schematischen Darstellung der Figur 7 ist die relative Änderung des Lichtstroms APhiv bei einer In the schematic representation of FIG. 7, the relative change of the luminous flux APhiv is at
Betriebstemperatur von 25 °C gegen den Betriebsstrom I für einen Vergleich der Gruppen I und IV dargestellt. Auch aus dieser Auftragung ist ersichtlich, dass die relative  Operating temperature of 25 ° C against the operating current I for a comparison of the groups I and IV shown. Also from this plot it can be seen that the relative
Helligkeit für große Betriebsströme erhöht ist. Brightness is increased for large operating currents.
In Verbindung mit der schematischen Auftragung der Figur 8 ist die Emissionsintensität nach einem Belastungstest im Vergleich zur ursprünglichen Emissionsintensität gegen den Unterschied der Wachstumstemperaturen ΔΤ = T2 - Tl In conjunction with the schematic plot of FIG. 8, the emission intensity after a stress test is in comparison to the original emission intensity against the difference of the growth temperatures ΔΤ = T2 - T1
aufgetragen. Dabei wurden Untersuchungen für drei applied. Thereby investigations were done for three
unterschiedliche Betriebsströme von 5 mA, 20 mA und 100 mA durchgeführt. Wie aus der Figur 8 ersichtlich, ist die different operating currents of 5 mA, 20 mA and 100 mA performed. As can be seen from FIG. 8, the
Alterung und damit die Verringerung der Emissionsintensität umso geringer, je höher die Wachstumstemperatur T2 bei der Herstellung der zweiten QuantentopfSchicht 52A ist. Hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchips sind daher besonders alterungsstabil. In den schematischen Auftragungen der Figuren 9A und 9B ist der relative Unterschied der Emissionsintensität ΔΙ nach dem Belastungstest relativ zum Zustand vor dem Belastungstest gegen die Temperatur TP aufgetragen. TP ist dabei der Aging, and thus the reduction of the emission intensity, the lower the higher the growth temperature T2 in the production of the second quantum well layer 52A. Optoelectronic semiconductor chips described here are therefore particularly resistant to aging. In the schematic plots of FIGS. 9A and 9B, the relative difference of the emission intensity ΔΙ after the stress test relative to the state before the stress test is plotted against the temperature T P. T P is the
Temperaturunterschied zwischen der Temperatur, bei der der p- Typ-Halbleiterbereich 4 aufgewachsen wurde, und der Temperature difference between the temperature at which the p-type semiconductor region 4 has grown, and the
Temperatur, bei der der p-Typ-Halbleiterbereich 4 Temperature at which the p-type semiconductor region 4
normalerweise aufgewachsen wird. Die Figur 9A zeigt dabei den Verlauf für optoelektronischeis usually raised. FIG. 9A shows the course for optoelectronic
Halbleiterchips der Gruppe IV, die Figur 9B zeigt den Verlauf für optoelektronische Halbleiterchips der Gruppe I, wie sie hier beschrieben sind. Wie aus einem Vergleich der Figuren ersichtlich ist, kommt es für herkömmliche optoelektronische Halbleiterchips ohne den zweiten Bereich 52 der Mehrfach- Quantentopfstruktur zu einer Verringerung der FIG. 9B shows the profile for group I optoelectronic semiconductor chips as described here. As can be seen from a comparison of the figures, for conventional optoelectronic semiconductor chips without the second region 52 of the multiple quantum well structure, there is a reduction in the value of
Emissionsintensität, wenn die Wachstumstemperatur für die p- Seite zu hoch ist. Hier beschriebene optoelektronische  Emission intensity when the growth temperature for the p-side is too high. Optoelectronic described here
Halbleiterchips mit dem zweiten Bereich zeigen eine solche Verringerung nicht. Dies kann dadurch erklärt werden, dass die zweite QuantentopfSchicht den optoelektronischen Semiconductor chips with the second region do not show such a reduction. This can be explained by the fact that the second quantum well layer is the optoelectronic one
Halbleiterchip stabiler gegen Diffusion des p-Dotierstoffs , insbesondere gegen die Diffusion von Magnesium, macht, welche durch eine hohe Wachstumstemperatur der p-Seite und/oder durch lange Betriebszeiten verstärkt wird. Semiconductor chip more stable against diffusion of the p-type dopant, in particular against the diffusion of magnesium, which is enhanced by a high growth temperature of the p-side and / or by long operating times.
Insgesamt zeichnet sich ein hier beschriebener Overall, there is a described here
optoelektronischer Halbleiterchip also unter anderem durch eine erhöhte Helligkeit, durch ein verbessertes Verhältnis zwischen der Helligkeit bei hohem Strom und niedrigem Strom und durch eine erhöhte Lebensdauer aus. 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 Optoelectronic semiconductor chip so among other things by increased brightness, by an improved ratio between the brightness at high current and low current and by an increased life. The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses every new feature as well as every combination of features, which in particular includes any combination of features in the patent claims, even if this feature or combination itself is not explicitly described in the claims
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Claims or embodiments is given.
Es wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung It becomes the priority of the German patent application
102016101046.4 beantragt, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen ist. 102016101046.4 the disclosure of which is hereby incorporated by reference.
Bezugs zeichenliste Reference sign list
1 Trägersubstrat 1 carrier substrate
2 VerbindungsSchicht  2 connection layer
3 Spiegelschicht  3 mirror layer
4 p- yp-Halbleiterbereich  4 p-yp semiconductor region
5 aktive Zone  5 active zone
51, 52 Mehrfach-Quantentopfstruktur 51, 52 multiple quantum well structure
51 erster Bereich 51 first area
51A erste Quantentopfschicht 51A first quantum well layer
51B erste Barriereschicht 51B first barrier layer
52 zweiter Bereich  52 second area
52A zweite Quantentopfschicht 52A second quantum well layer
52B zweite Barriereschicht 52B second barrier layer
6 n-Typ-Halbleiterbereich  6 n-type semiconductor region
7 erste Kontaktschicht  7 first contact layer
8 zweite Kontaktschicht 8 second contact layer
9 Strahlungsaustrittsfläche 9 radiation exit surface
10 Halbleiterchip 10 semiconductor chip
10 λ Halbleiterkörper 10 λ semiconductor body
R Wachstumsrichtung  R growth direction
EQWI erste elektronische Bandlücke EQWI first electronic band gap
EQWI zweite elektronische BandlückeEQWI second electronic band gap
EBI dritte elektronische BandlückeEBI third electronic band gap
Eß2 vierte elektronische BandlückeEß2 fourth electronic band gap
Tl erste Temperatur Tl first temperature
T2 zweite Temperatur  T2 second temperature

Claims

Patentansprüche claims
1. Optoelektronischer Halbleiterchip (10), mit 1. Optoelectronic semiconductor chip (10), with
-einem p-Typ-Halbleiterbereich (4),  a p-type semiconductor region (4),
-einem n-Typ-Halbleiterbereich (6),  an n-type semiconductor region (6),
- einer zwischen dem p-Typ-Halbleiterbereich (4) und dem n-Typ-Halbleiterbereich (6) angeordneten aktiven Zone (5), die als Mehrfach-Quantentopfstruktur (51, 52) ausgebildet ist, wobei  - an active region (5) arranged between the p-type semiconductor region (4) and the n-type semiconductor region (6) and formed as a multiple quantum well structure (51, 52), wherein
-die Mehrfach-Quantentopfstruktur (51, 52) einen ersten Bereich (51) mit abwechselnden ersten  the multiple quantum well structure (51, 52) has a first region (51) with an alternating first one
Quantentopfschichten (51A) und ersten Barriereschichten (51B) und einen zweiten Bereich mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht (52A) und mindestens einer zweiten Barriereschicht (52B) aufweist,  Comprising quantum well layers (51A) and first barrier layers (51B) and a second region having at least a second quantum well layer (52A) and at least one second barrier layer (52B),
- die ersten Quantentopfschichten (52A) erste  the first quantum well layers (52A) first
elektronische Bandlücken (EQWi) aufweisen, have electronic band gaps (E QW i),
- die mindestens eine zweite QuantentopfSchicht (52A) eine zweite elektronische Bandlücke (EQW2) aufweist,the at least one second quantum well layer (52A) has a second electronic band gap (E QW 2),
- die zweite elektronische Bandlücke (EQW2) der mindestens einen zweiten QuantentopfSchicht (52A) größer als die ersten elektronischen Bandlücken (EQWi) der ersten the second electronic band gap (E QW 2) of the at least one second quantum well layer (52A) is greater than the first electronic band gaps (E QW i) of the first one
Quantentopfschichten (51A) ist, und  Quantum well layers (51A) is, and
- der zweite Bereich (52) näher an dem p-Typ- Halbleiterbereich (4) als der erste Bereich (51) angeordnet ist.  - The second region (52) closer to the p-type semiconductor region (4) than the first region (51) is arranged.
2. Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach dem 2. Optoelectronic semiconductor chip (10) after the
vorherigen Anspruch,  previous claim,
bei dem die zweite elektronische Bandlücke (EQW2) where the second electronic band gap (E QW 2)
zwischen wenigstens 1,005 und höchstens 1,05 mal größer ist als alle ersten elektronischen Bandlücken (EQWi) . Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, between at least 1.005 and at most 1.05 times greater than all first electronic band gaps (E QW i). Optoelectronic semiconductor chip (10) according to one of the preceding claims,
bei dem der zweite Bereich (52) direkt an den p-Typ- Halbleiterbereich (4) grenzt. wherein the second region (52) directly adjoins the p-type semiconductor region (4).
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, Optoelectronic semiconductor chip (10) according to one of the preceding claims,
bei dem der zweite Bereich (52) genau eine zweite QuantentopfSchicht (52A) aufweist. wherein the second region (52) has exactly one second quantum well layer (52A).
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, Optoelectronic semiconductor chip (10) according to one of the preceding claims,
bei dem der erste Bereich (51) wenigstens zwei und höchstens zehn, insbesondere genau fünf erste in which the first region (51) has at least two and at most ten, in particular exactly five, first ones
Quantentopfschichten (51A) aufweist. Has quantum well layers (51A).
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, Optoelectronic semiconductor chip (10) according to one of the preceding claims,
bei dem die mindestens eine zweite QuantentopfSchicht (52A) eine geringere Indium-Konzentration aufweist als alle ersten Quantentopfschichten (51A) . wherein the at least one second quantum well layer (52A) has a lower indium concentration than all the first quantum well layers (51A).
Optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, Optoelectronic semiconductor chip (10) according to one of the preceding claims,
bei dem die mindestens eine zweite QuantentopfSchicht (52A) eine Indium-Konzentration aufweist, die relativ zur Indium-Konzentration aller ersten wherein the at least one second quantum well layer (52A) has an indium concentration which is relative to the indium concentration of all of the first
Quantentopfschichten (51A) um wenigstens 2 % und um höchstens 20 % kleiner ist. Quantum well layers (51A) is at least 2% and at most 20% smaller.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchip (10) mit folgenden Schritten: Method for producing an optoelectronic semiconductor chip (10) with the following steps:
- Erzeugen eines n-Typ-Halbleiterbereichs (6), - Erzeugen eines ersten Bereichs (51) mit abwechselnden ersten Quantentopfschichten (51A) und ersten Generating an n-type semiconductor region (6), Generating a first region (51) with alternating first quantum well layers (51A) and first
Barriereschichten (51B) ,  Barrier layers (51B),
- Erzeugen eines zweiten Bereichs mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht (52A) und mindestens einer zweiten Barriereschicht (52B) , und  Generating a second area with at least one second quantum well layer (52A) and at least one second barrier layer (52B), and
- Erzeugen eines p-Typ-Halbleiterbereichs (4), wobei - generating a p-type semiconductor region (4), wherein
- die erste Quantentopfschichten (51A) bei einer ersten Temperatur (Tl) erzeugt werden, the first quantum well layers (51A) are generated at a first temperature (T1),
- die zumindest eine zweite QuantentopfSchicht (52A) bei einer zweiten Temperatur (T2) erzeugt wird, und  - The at least one second quantum well layer (52A) is generated at a second temperature (T2), and
- die zweite Temperatur (T2) größer ist als die erste Temperatur (Tl) . 9. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch,  - The second temperature (T2) is greater than the first temperature (Tl). 9. Method according to the preceding claim,
wobei die zweite Temperatur (T2) um wenigstens 1 K und höchstens 20 K größer ist als die erste Temperatur (Tl) .  wherein the second temperature (T2) by at least 1 K and at most 20 K is greater than the first temperature (Tl).
Verfahren nach einem der beiden vorherigen Anspruch, wobei ein optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach zumindest einem der obigen Ansprüche hergestellt wird Method according to one of the two preceding claims, wherein an optoelectronic semiconductor chip (10) is produced according to at least one of the above claims
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Process for producing an optoelectronic
Halbleiterchip (10) mit folgenden Schritten:  Semiconductor chip (10) with the following steps:
- Erzeugen eines n-Typ-Halbleiterbereichs (6),  Generating an n-type semiconductor region (6),
- Erzeugen eines ersten Bereichs (51) mit abwechselnden ersten Quantentopfschichten (51A) und ersten  Generating a first region (51) with alternating first quantum well layers (51A) and first
Barriereschichten (51B) ,  Barrier layers (51B),
- Erzeugen eines zweiten Bereichs mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht (52A) und mindestens einer zweiten Barriereschicht (52B) , und  Generating a second area with at least one second quantum well layer (52A) and at least one second barrier layer (52B), and
- Erzeugen eines p-Typ-Halbleiterbereichs (4), wobei - die ersten QuantentopfSchicht (51A) mit einem ersten Indium-Molfluss erzeugt werden, - generating a p-type semiconductor region (4), wherein the first quantum well layer (51A) is generated with a first indium molar flow,
- die zumindest eine zweite QuantentopfSchicht (52A) mit einem zweiten Indium-Molfluss erzeugt wird, und  - The at least one second quantum well layer (52A) is generated with a second indium molar flow, and
- der zweite Indium-Molfluss (12) niedriger ist als der ersten Indium-Molfluss .  the second indium molar flow (12) is lower than the first indium molar flow.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Process for producing an optoelectronic
Halbleiterchip (10) mit folgenden Schritten: Semiconductor chip (10) with the following steps:
- Erzeugen eines n-Typ-Halbleiterbereichs (6),  Generating an n-type semiconductor region (6),
- Erzeugen eines ersten Bereichs (51) mit abwechselnden ersten Quantentopfschichten (51A) und ersten  Generating a first region (51) with alternating first quantum well layers (51A) and first
Barriereschichten (51B) , Barrier layers (51B),
- Erzeugen eines zweiten Bereichs mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht (52A) und mindestens einer zweiten Barriereschicht (52B) , und  Generating a second area with at least one second quantum well layer (52A) and at least one second barrier layer (52B), and
- Erzeugen eines p-Typ-Halbleiterbereichs (4), wobei - generating a p-type semiconductor region (4), wherein
- die ersten QuantentopfSchicht (51A) mit einer ersten Wachstumsrate erzeugt werden, the first quantum well layer (51A) is generated at a first growth rate,
- die zumindest eine zweite QuantentopfSchicht (52A) mit einer zweiten Wachstumsrate erzeugt wird, und  - The at least one second quantum well layer (52A) is generated at a second growth rate, and
- erste Wachstumsrate verschieden ist von der zweiten Wachstumsrate .  - first growth rate is different from the second growth rate.
Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Process for producing an optoelectronic
Halbleiterchip (10) mit folgenden Schritten: Semiconductor chip (10) with the following steps:
- Erzeugen eines n-Typ-Halbleiterbereichs (6),  Generating an n-type semiconductor region (6),
- Erzeugen eines ersten Bereichs (51) mit abwechselnden ersten Quantentopfschichten (51A) und ersten  Generating a first region (51) with alternating first quantum well layers (51A) and first
Barriereschichten (51B) , Barrier layers (51B),
- Erzeugen eines zweiten Bereichs mit mindestens einer zweiten QuantentopfSchicht (52A) und mindestens einer zweiten Barriereschicht (52B) , und - Erzeugen eines p-Typ-Halbleiterbereichs (4), wobeiGenerating a second area with at least one second quantum well layer (52A) and at least one second barrier layer (52B), and - generating a p-type semiconductor region (4), wherein
- die ersten Quantentopfschichten (51A) und die zumindest eine zweite Quantentopfschichte (51B) aus AlInGaN bestehen oder mit diesem Material gebildet werden und the first quantum well layers (51A) and the at least one second quantum well layer (51B) consist of AlInGaN or are formed with this material and
- die Aluminium-Konzentration in der zumindest einen zweiten QuantentopfSchicht (51B) höher ist als in den ersten Quantentopfschichten (51A) . 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei ein optoelektronischer Halbleiterchip (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7 hergestellt wird.  the aluminum concentration in the at least one second quantum well layer (51B) is higher than in the first quantum well layers (51A). 14. The method according to any one of claims 8 to 13, wherein an optoelectronic semiconductor chip (10) according to at least one of claims 1 to 7 is produced.
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