特許 5661614 半導体ボディおよび半導体ボディの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5661614

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】半導体ボディおよび半導体ボディの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/06 20100101AFI20150108BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 112

【請求項の数】15

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-512826(P2011-512826)

(86)(22)【出願日】2009年5月28日

(65)【公表番号】特表2011-523219(P2011-523219A)

(43)【公表日】2011年8月4日

(86)【国際出願番号】DE2009000756

(87)【国際公開番号】WO2009149687

(87)【国際公開日】20091217

【審査請求日】2012年1月18日

(31)【優先権主張番号】102008028345.2

(32)【優先日】2008年6月13日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】599133716

【氏名又は名称】オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｏｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】ストラスバーク マルチン

(72)【発明者】

【氏名】ルガウアー ハンス−ユルゲン

(72)【発明者】

【氏名】グロリア ヴィンセント

(72)【発明者】

【氏名】ハーン ベルトホールド

(72)【発明者】

【氏名】フローテル リチャード

【審査官】 村井 友和

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２４２５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６８７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０６８７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３４７５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

Ｈ０１Ｓ ５／００− ５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体ボディ（２）であって、
− ｎ型導電半導体層（２１）と、
− ｐ型導電半導体層（２２）と、
を備えており、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）がｐ型ドーパントを含んでおり、
− 前記ｎ型導電半導体層（２１）がｎ型ドーパントおよびさらなるドーパントを含んでおり、前記さらなるドーパントの濃度が、少なくとも１×１０^１７ｃｍ^−３であり、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）と前記ｎ型導電半導体層（２１）との間に、放射の発生を目的とする活性領域（２０）が形成されており、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）が、前記活性領域（２０）と、キャリア（５）または成長基板（５０）との間に配置されており、
前記さらなるドーパントが、前記ｎ型導電半導体層（２１）において、前記ｎ型導電半導体層（２１）の水素に対する透過性が増大するように、材料および濃度に関して設定されている、
半導体ボディ（２）。

【請求項2】

半導体ボディ（２）であって、
− ｎ型導電半導体層（２１）と、
− ｐ型導電半導体層（２２）と、
を備えており、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）がｐ型ドーパントを含んでおり、
− 前記ｎ型導電半導体層（２１）がｎ型ドーパントおよびさらなるドーパントを含んでおり、前記さらなるドーパントの濃度が、少なくとも１×１０^１７ｃｍ^−３であり、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）と前記ｎ型導電半導体層（２１）との間に、放射の発生を目的とする活性領域（２０）が形成されており、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）が、前記活性領域（２０）と、キャリア（５）または成長基板（５０）との間に配置されており、
前記ｎ型導電半導体層（２１）における前記さらなるドーパントが、アクセプタとしての役割を果たす、
半導体ボディ（２）。

【請求項3】

半導体ボディ（２）であって、
− ｎ型導電半導体層（２１）と、
− ｐ型導電半導体層（２２）と、
を備えており、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）がｐ型ドーパントを含んでおり、
− 前記ｎ型導電半導体層（２１）がｎ型ドーパントおよびさらなるドーパントを含んでおり、前記さらなるドーパントの濃度が、少なくとも１×１０^１７ｃｍ^−３であり、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）と前記ｎ型導電半導体層（２１）との間に、放射の発生を目的とする活性領域（２０）が形成されており、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）が、前記活性領域（２０）と、キャリア（５）または成長基板（５０）との間に配置されており、
前記さらなるドーパントが、前記ｐ型導電半導体層（２２）の前記ｐ型ドーパントと同じである、
半導体ボディ（２）。

【請求項4】

以下の積層体、すなわち、
− 前記成長基板（５０）と、
− 前記成長基板（５０）の上の前記ｐ型導電半導体層（２２）と、
− 前記ｐ型導電半導体層（２２）の上の前記活性領域（２０）と、
− 前記活性領域（２０）の上の前記ｎ型導電半導体層（２１）と、
を有する、極性が逆の構造、
を備えている、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体ボディ（２）。

【請求項5】

前記ｎ型導電半導体層（２１）における前記さらなるドーパントの濃度が、１×１０^１７ｃｍ^−３〜５×１０^１８ｃｍ^−３の範囲（両端値を含む）である、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体ボディ（２）。

【請求項6】

前記ｎ型導電半導体層（２１）における前記さらなるドーパントの濃度が、前記ｎ型ドーパントの濃度の最大で５０％である、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体ボディ（２）。

【請求項7】

前記半導体ボディ（２）が、前記活性領域（２０）とさらなる活性領域（２５）とを備えており、前記活性領域（２０）および前記さらなる活性領域（２５）のそれぞれが、放射の発生を目的としており、前記活性領域（２０）と前記さらなる活性領域（２５）との間に前記ｎ型導電半導体層（２１）が設けられている、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の半導体ボディ（２）。

【請求項8】

前記半導体ボディ（２）が窒化物化合物半導体材料をベースとしている、
請求項１から請求項７のいずれかに記載の半導体ボディ（２）。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれかに記載の半導体ボディ（２）を有する半導体チップ（１）であって、
発光ダイオードチップとして、またはレーザダイオードチップとして具体化されている、
半導体チップ（１）。

【請求項10】

請求項９に記載の半導体ボディ（２）を有する半導体チップ（１）であって、薄膜半導体チップとして具体化されている、
半導体チップ（１）。

【請求項11】

ｎ型導電半導体層（２１）およびｐ型導電半導体層（２２）を有する半導体ボディ（２）、を製造する方法であって、
ａ）ｐ型ドーパントおよび水素を含んでいる半導体層（２２０）を堆積させるステップと、
ｂ）ｎ型ドーパントおよびさらなるドーパントを含んでおり、前記さらなるドーパントの濃度が少なくとも１×１０^１７ｃｍ^−３でありかつ前記さらなるドーパントが前記ｎ型導電半導体層（２１）において前記ｎ型導電半導体層（２１）の水素に対する透過性が増大するように材料および濃度に関して設定されている、前記ｎ型導電半導体層（２１）を堆積させるステップと、
ｃ）前記半導体層（２２０）の前記ｐ型ドーパントを活性化させて前記ｐ型導電半導体層（２２）を形成するステップであって、前記半導体層（２２０）からの水素が前記ｎ型導電半導体層（２１）を通り抜ける、前記ステップと、
を含んでおり、
前記ｐ型導電半導体層（２２）と前記ｎ型導電半導体層（２１）との間に、放射の発生を目的とする活性領域（２０）を形成する、方法。

【請求項12】

ステップｃ）における前記活性化を熱的に行う、
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記ステップｃ）において、前記ｎ型半導体層（２１）は前記半導体層（２２０）を完全に覆う、
請求項１１または請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記ステップｃ）において、水素が、前記活性領域（２０）及び前記ｎ型導電半導体層（２１）を通って拡散し、前記半導体ボディ（２）から放出される、
請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の方法。

【請求項15】

請求項１から請求項８のいずれかに記載の半導体ボディ（２）が製造される、
請求項１１から請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、半導体ボディと、半導体ボディを製造する方法とに関する。

【背景技術】

【0002】

窒化物化合物半導体をベースとする発光ダイオードの場合、ｐ型導電性のためのマグネシウムによってドープされた半導体層がしばしば使用される。製造時、半導体層に対して活性化ステップを行うことができ、活性化では、層に入り込んだ水素をマグネシウムから分離する。特に、埋め込まれた位置にある半導体層の場合に、マグネシウムの活性化が不十分であると、発光ダイオードの動作電圧が上昇することがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００７／０１２３２７号パンフレット

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18 October 1993, 2174-2176

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、改良されたオプトエレクトロニクス特性を示す半導体ボディを提供することである。特に、ｐ型導電半導体層（p-conductive semiconductor layer）の活性化率（degree of activation）が向上するように意図されている。本発明のさらなる目的は、半導体ボディを製造する方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

これらの目的は、独立請求項の主題によって達成される。さらなる構造形態およびさらなる発展形態は、従属請求項の主題である。

【0007】

実施形態によると、半導体ボディは、ｎ型導電半導体層とｐ型導電半導体層とを備えている。ｐ型導電半導体層はｐ型ドーパントを含んでいる。ｎ型導電半導体層は、ｎ型ドーパントおよびさらなるドーパントを含んでいる。

【0008】

さらなるドーパントによって、ｐ型導電半導体層の活性化率を本質的に高めることができ、すなわち、電荷キャリアとしての正孔を供給するｐ型ドーパントの原子の割合が増大する。

【0009】

特に、ｎ型導電半導体層は、少なくとも局所的に水素の透過性が高められる。ｎ型導電半導体層における水素の溶解度を、さらなるドーパントによって高めることができる。ｐ型導電半導体層を活性化させるとき、水素は、ｐ型導電層の上に配置されているｎ型導電半導体層を通り抜けることができる。ｎ型導電半導体層を通じての水素の拡散は、さらなるドーパントによって単純化することもできる。

【0010】

一構造形態においては、ｐ型導電半導体層とｎ型導電半導体層との間に、放射の発生を目的とする活性領域、もしくはトンネル接合（tunnel contact）、またはその両方が形成されている。言い換えれば、重要な機能を果たすｐｎ接合は、ｐ型導電半導体層とｎ型導電半導体層との間に位置している。このような機能ｐｎ接合は、放射を発生させる役割を果たす（活性領域の場合）、または、ｐ型ドープ層とｎ型ドープ層とを電気的に接続する役割を果たす（トンネル接合の場合）。この場合、トンネル接合は、例えば、高濃度にｐ型ドープされたトンネル層および高濃度にｎ型ドープされたトンネル層を備えていることができる。

【0011】

半導体ボディの実施形態においては、ｐ型導電半導体層は、少なくとも１層のさらなる半導体層によって覆われている。このさらなる半導体層は、例えば、放射を発生させる目的で設けられている活性領域を有する半導体層、またはトンネル接合を有する半導体層である。いずれにしても、ｐ型導電半導体層は埋め込まれた位置にあり、半導体ボディの外側には位置していない、すなわち、ｐ型導電半導体層は露出していない。

【0012】

半導体ボディの一構造形態においては、ｐ型導電半導体層は、活性領域とキャリアの間、または活性領域と成長基板の間に配置される。ｎ型ドーパントおよびさらなるドーパントを有するｎ型導電半導体層は、ｐ型導電半導体層とは反対側の活性領域の面に配置される。いずれの場合にも、ｐ型導電半導体層は埋め込まれた位置にあり、半導体ボディの外側から自由にはアクセスできない。

【0013】

半導体ボディの一構造形態においては、ｎ型導電半導体層は、少なくとも５ｎｍ、好ましくは少なくとも１０ｎｍ、特に好ましくは少なくとも２０ｎｍの厚さを有する。さらなるドーパントを含んでいない（すなわちｎ型ドーパントのみを含んだ）ｎ型導電半導体層は、水素に対して不透過性である。さらなるドーパントを加えることによってのみ、この層が水素に対して透過性になる。この実施形態の場合、ｎ型導電半導体層の厚さを２０ｎｍ以上とすることができ、これによって、例えばｎ型導電半導体層の横方向導電率が向上し、これは有利である。

【0014】

半導体ボディは、窒化物化合物半導体材料をベースとしていることが好ましい。

【0015】

本文書において、「窒化物化合物半導体をベースとしている」とは、エピタキシャル活性積層体またはその少なくとも１層が、ＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物半導体材料、好ましくはＡｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｎ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１）を備えていることを意味する。この材料は、上の化学式に従った数学的に正確な組成を有する必要はない。そうではなく、この材料は、Ａｌ_ｎＧａ_ｍＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｎ材料の物理特性を実質的に変化させることのない１つまたは複数のドーパントと追加の構成成分とを備えていることができる。しかしながら、説明を簡潔にする目的で、上の化学式は、結晶格子の本質的な構成成分（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）のみを含んでおり、これらの構成成分は、その一部分をわずかな量のさらなる物質によって置き換えることができる。

【0016】

好ましい構造形態においては、さらなるドーパントは、ｎ型導電半導体層において、この層の水素に対する透過性が増大するように、材料および濃度に関して設定されている。ｐ型導電半導体層を活性化させるとき、水素はｎ型導電半導体層を容易に通り抜けることができる。このようにすることで、ｐ型導電半導体層の活性化率を高めることができる。この場合、さらなるドーパントによって、ｎ型導電半導体層における水素の溶解度を高めることができる。

【0017】

さらなる好ましい構造形態においては、ｎ型導電半導体層におけるさらなるドーパントは、アクセプタとしての役割を果たす。

【0018】

窒化物化合物半導体材料におけるアクセプタとして適している元素は、元素周期表の第Ｉ族および第ＩＩ族の元素である。第ＩＩＩ族の元素の格子位置（lattice site）においてこのような元素を結晶に組み入れることによって、半導体材料のｐ型導電性を高めることができる。

【0019】

さらなるドーパントがアクセプタとしての役割を果たす結果として、ｎ型ドーピングの一部分がさらなるドーパントによって中和される。ｎ型導電半導体層においてはｎ型ドーピングの一部分が中和されるが、さらなるアクセプタとしてのさらなるドーパントによって、ｐ型導電半導体層においてはｐ型ドーパントの活性化率が高まるため、全体として半導体ボディのオプトエレクトロニクス特性が向上することが判明した。

【0020】

好ましい構造形態においては、さらなるドーパントはマグネシウムである。ｎ型導電半導体層に導入されるマグネシウム原子によって、特に、ｎ型導電半導体層における水素の溶解度が局所的に上昇する。水素はｎ型導電半導体層を通ってより容易に拡散し、したがって成長基板とは反対側の半導体ボディの端面に達し、さらに好ましくは端面から出て行く。

【0021】

さらなる構造形態においては、ｎ型導電半導体層のさらなるドーパントは、ｐ型導電半導体層のｐ型ドーパントと同じである。特に、さらなるドーパントおよびｐ型ドーパントは、いずれもマグネシウムである。

【0022】

さらなるドーパントの濃度は、ｎ型ドーパントの濃度の最大で５０％であることが好ましい。さらなるドーパントのドーパント濃度がｎ型ドーパントの最大で５０％であるとき、ｎ型ドーピングが過度に中和される結果として半導体ボディのオプトエレクトロニクス特性が大きく低下することを回避できる。

【0023】

さらには、ｎ型導電半導体層におけるさらなるドーパントの濃度は、少なくとも１×１０^１６ｃｍ^−３であることが好ましい。特に、この濃度は、１×１０^１７ｃｍ^−３〜５×１０^１８ｃｍ^−３の範囲（両端値を含む）、特に好ましくは１×１０^１７ｃｍ^−３〜２×１０^１８ｃｍ^−３の範囲（両端値を含む）である。このようにすることで、ｎ型導電半導体層の光学品質が大きく損なわれることなく、ｎ型導電半導体層の水素に対する透過性を高めることができる。

【0024】

半導体ボディは、放射の発生を目的とする活性領域を備えていることが好ましい。この活性領域は、特に、ｐ型導電半導体層とｎ型導電半導体層との間に設けることができる。

【0025】

好ましいさらなる発展形態においては、半導体ボディはさらなる活性領域を備えており、活性領域およびさらなる活性領域のそれぞれが、放射の発生を目的としている。さらなる活性領域によって、半導体ボディのベース領域（base area）を同じままで、発生させることのできる総放射出力を増大させることができる。

【0026】

特に、活性領域とさらなる活性領域との間にｎ型導電半導体層を設けることができる。半導体ボディの作製時、ｎ型導電半導体層によって覆われているｐ型導電半導体層の活性化率が高まる。

【0027】

半導体チップは、半導体ボディによって形成することができる。半導体チップは、例えば、発光ダイオードチップとして、またはレーザダイオードチップとして具体化することができる。

【0028】

好ましい構造形態においては、半導体ボディの成長基板が、完全に、または少なくとも一部分が除去されている。このような半導体チップは、薄膜半導体チップとしても知られている。

【0029】

薄膜半導体チップ、例えば薄膜発光ダイオードチップは、本出願の目的において、以下の特徴的な構造形態の少なくとも１つによって、さらに区別することができる。
− 活性領域を有する半導体積層体を備えている半導体ボディの（特に、エピタキシャル積層体の）第１の主面（キャリア要素に面している）に、ミラー層が堆積または形成されており（例えば半導体層にブラッグミラーとして組み込まれている）、このミラー層が、半導体積層体において発生する放射の少なくとも一部分を半導体積層体の方に反射する。
− 半導体積層体の厚さは、２０μｍ以下の範囲、特に１０μｍ以下の範囲である。
− 半導体積層体は、少なくとも一面が混合構造（intermixing structure）を備えている少なくとも１層の半導体層を含んでおり、これによって、理想的には半導体積層体における近似的に光のエルゴード分布につながり、すなわち、実質的にエルゴード的確率過程である散乱挙動を示す。

【0030】

薄膜発光ダイオードチップの基本原理は、例えば非特許文献１に記載されており、この点に関するこの文書の開示内容は、参照によって本出願に組み入れられている。

【0031】

ｎ型導電半導体層およびｐ型導電半導体層を有する半導体ボディを製造する方法においては、一実施形態によると、ｐ型ドーパントおよび水素を含んでいる半導体層を堆積させる。好ましくはこのｐ型導電半導体層の上にｎ型導電半導体層を堆積させ、ｎ型導電半導体層はｎ型ドーパントおよびさらなるドーパントを含んでいる。ｐ型導電半導体層を形成するため、半導体層のｐ型ドーパントを活性化させ、ｐ型導電半導体層からの水素はｎ型導電半導体層を通り抜ける。

【0032】

このようにすることで、ｐ型導電半導体層の活性化率が高い半導体チップの製造方法が、簡単に達成される。

【0033】

活性化は、熱的に行うことが好ましい。半導体ボディを加熱することによって、半導体ボディから水素を簡単に追い出すことができる。

【0034】

半導体層の上にｎ型導電半導体層を堆積させることができ、この場合、ｎ型導電半導体層は半導体層を完全に覆うことができる。ｎ型導電半導体層の水素に対する透過性が高められているため、特に完全に埋め込まれた位置にあるｐ型導電半導体層も極めて効率的に活性化させることができる。このようにして、ｐ型導電半導体層が活性領域およびｎ型導電半導体層より前に堆積される半導体ボディを、より容易に堆積させることができる。したがって、この場合、ｐ型導電半導体層は、ｎ型導電半導体層よりも成長基板に近い位置にある。

【0035】

半導体ボディの一構造形態においては、半導体ボディは、以下の積層体を有する極性が逆の構造、を備えている。すなわち、半導体ボディは成長基板を備えており、成長基板の上にｐ型導電半導体層が配置されている。成長基板とは反対側のｐ型導電半導体層の面に、活性領域が配置されている。ｐ型導電半導体層とは反対側の活性領域の面に、ｎ型ドーパントおよびさらなるドーパントを有するｎ型導電半導体層が配置されている。このような「極性が逆の」構造は、例えば、特許文献１に記載されており、この文書の開示内容は参照によって本出願に組み入れられている。

【0036】

極性が逆の構造の場合にも、ｐ型導電半導体層は埋め込まれた状態にあり、すなわち、さらなる半導体層によって覆われている。したがって、ｐ型導電半導体層を活性化させるとき、水素は、半導体ボディから出て行くためには、さらなる半導体層、特に、ｎ型導電半導体層を通り抜けなければならない。この通り抜けは、ｎ型導電半導体層を、さらなるドーパント（例えば、ｐ型導電半導体層においても使用されるｐ型ドーパント）によって共ドープする結果として可能になっている。

【0037】

特に、窒化物半導体材料をベースとする半導体ボディの場合、積層体として、最初にｎ型導電半導体層、次に活性領域、次にｐ型導電半導体層が堆積されている結果として、ピエゾ電界が発生し、これによって活性領域の中への電荷キャリアの注入がより困難になる。この結果として、このような半導体ボディを有する半導体チップの内部量子効率は、半導体チップに印加される電流の密度に伴って急激に低下する。

【0038】

それに対して、最初にｐ型導電半導体層、次に活性領域、次にｎ型導電半導体層が堆積されている積層体では、活性領域における電荷キャリアの閉じ込めを促進する目的で、ピエゾ電界の極性を利用することができる。したがって、この順序の多層構造では、ピエゾ電界によって、活性領域における電荷キャリアの閉じ込めが改善される。これによって、内部量子効率が電流密度とは実質的に無関係になる。

【0039】

特に、埋め込まれた位置にあるｐ型導電半導体層がマグネシウムによってドープされている場合、この層の上に位置するｎ型導電半導体層の水素に対する透過性が高められているため、ｐ型導電半導体層の活性化を改善することができる。

【0040】

上に説明した方法は、その前に説明した半導体ボディを製造するのに特に適している。したがって、半導体ボディに関連して記載した特徴・形状は、製造方法においても使用することができ、その逆も同様である。

【0041】

さらなる特徴、有利な構造形態、および有利な態様は、図面を参照しながらの以下の例示的な実施形態の説明によって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】半導体ボディの第１の例示的な実施形態の概略的な断面図である。

【図2】半導体ボディを有する半導体チップの第１の例示的な実施形態の概略的な断面図である。

【図3】半導体ボディの第２の例示的な実施形態の概略的な断面図である。

【図4A】半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を中間ステップによって示しており、各ステップは概略的な断面図として示してある。

【図4B】半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を中間ステップによって示しており、各ステップは概略的な断面図として示してある。

【発明を実施するための形態】

【0043】

図面において、同じ要素、類似する要素、または同じ機能の要素には、同じ参照数字を付してある。

【0044】

各図は概略的に描いてあり、したがって、必ずしも正しい縮尺ではない。むしろ、比較的小さい要素、特に層の厚さは、明確性を目的として誇張した大きさで描いてある。

【0045】

図１は、半導体ボディの第１の例示的な実施形態を断面図として概略的に示している。半導体ボディ２は、ｎ型導電半導体層２１およびｐ型導電半導体層２２を備えている。ｎ型導電半導体層とｐ型導電半導体層との間には、放射の発生を目的とする活性領域２０が設けられている。

【0046】

図１に関連して上述した積層体は、例えば、前に説明したように極性が逆の構造を備えており、すなわち、成長方向における層の順序は、ｐ型導電層２２、活性領域２０、ｎ型導電層２１である。この場合、成長方向は、半導体ボディの結晶のｃ軸に平行であることが好ましい。

【0047】

この積層体では、活性領域２０における電荷キャリアの閉じ込めを促進するため、半導体ボディ１０に形成されるピエゾ電界の極性を利用する。この積層体では、ピエゾ電界によって、活性領域２０における電荷キャリアの閉じ込めが改善される。これによって、活性領域２０における例えば多重量子井戸の内部量子効率が、電流密度とは実質的に無関係になる。

【0048】

半導体ボディ２の半導体層は、成長基板５０の上にエピタキシャルに（例えばＭＯＶＰＥまたはＭＢＥによって）堆積されていることが好ましい。

【0049】

半導体ボディ２は、窒化物化合物半導体材料をベースとしており、例えば、紫外放射、青色放射、または緑色放射を発生させる目的で設けることができる。

【0050】

成長基板としては、サファイア、炭化ケイ素、窒化ガリウム、シリコン、透明酸化物（例えばＺｎＯ）、またはガラスが適している。

【0051】

ｐ型導電半導体層２２は、ｐ型ドーパントとしてマグネシウムを含んでいる。ｎ型導電半導体層２１は、ｎ型ドーパント（例えばシリコン）を含んでいる。

【0052】

さらには、ｎ型導電半導体層２１はさらなるドーパントを含んでいる。具体的には、ｎ型導電半導体層のさらなるドーパントとしては、マグネシウムが特に適している。ｎ型導電半導体層２１の水素に対する透過性が、さらなるドーパントによって高まる。このように、さらなるドーパントは、ｐ型導電半導体層２２のｐ型ドーパントに相当するものでよい。

【0053】

したがって、半導体層２２０に入り込んでいる水素は、ｎ型導電半導体層２１を容易に通り抜けて半導体ボディ２から出て行くことができる。このようにすることで、ｐ型導電半導体層２２の活性化率を、単純かつ再現可能な方法で向上させることができる。

【0054】

ｎ型導電半導体層２１におけるさらなるドーパントの濃度は、好ましくは少なくとも１×１０^１６ｃｍ^−３、特に好ましくは１×１０^１７ｃｍ^−３〜５×１０^１８ｃｍ^−３の範囲（両端値を含む）、最も好ましくは１×１０^１７ｃｍ^−３〜２×１０^１８ｃｍ^−３の範囲（両端値を含む）である。このようにして、ｎ型導電半導体層の水素に対する良好な透過性と、ｎ型導電半導体層の良好な光学品質とを同時に達成することが可能である。

【0055】

さらなるドーパントの濃度は、ｎ型ドーパントの濃度に対して最大で５０％であることが好ましい。このようにして、さらなるドーパントによるｎ型ドーパントの過度な中和を回避することができる。

【0056】

ｐ型導電半導体層２２は、成長基板５０とｎ型導電半導体層２１との間に配置されている。ｎ型導電半導体層は、成長基板５０とは反対側のｐ型導電半導体層２２の面を覆っている。したがって、ｐ型導電半導体層は、活性領域２０およびｎ型導電半導体層の両方より前に堆積されている埋め込まれた状態の半導体層として実施されている。

【0057】

ｐ型導電半導体層２２、活性領域２０、ｎ型導電半導体層２１という順序の結果として、電荷キャリアが活性領域の中により容易に注入され、さらには、発生するピエゾ電界によって活性領域における電荷キャリアの再結合が促進されるように、半導体ボディを具体化することができる。さらには、ｐ型導電半導体層が高い活性化率を有することができ、したがって、このような半導体ボディを有する半導体チップは、改良されたオプトエレクトロニクス特性を示すことができる。

【0058】

図２は、半導体ボディの例示的な実施形態を断面図として概略的に示している。半導体チップ１は、半導体ボディ２を備えている。この半導体ボディは、特に、図１に関連して説明したような構造とすることができる。

【0059】

半導体ボディ２はキャリア５の上に配置されており、キャリア５は、半導体ボディ２の半導体積層体の成長基板とは異なる。半導体ボディ２は、結合層６によってキャリア５に機械的に安定的な状態に結合されている。結合層６は、例えば、はんだ層または導電性の接着層とすることができる。

【0060】

さらには、半導体チップ１は、第１のコンタクト７１および第２のコンタクト７２を備えている。これらのコンタクトは、半導体チップ１に外側から電気的に接続することを目的としており、半導体チップの動作時、電荷キャリアが互いに異なる面から活性領域２０の中に注入されてそこで再結合して放射を放出することができるように、配置されている。

【0061】

ｐ型導電半導体層２２と第２のコンタクト７２の間に電流拡散層を設けることができる（図に明示的には示していない）。これによって、単純な方法で、電流をｐ型導電半導体層を介して活性領域２０の中に横方向に一様に印加することが可能である。

【0062】

電流拡散層は、第２のコンタクトを横方向に超えて延在していることが好ましい。電流拡散層は、ｐ型導電半導体層２２を完全に、または実質的に完全に覆っていることが好ましい。

【0063】

電流拡散層は、さらなるｎ型導電半導体層として具体化することができ、ｐ型導電半導体層よりも高い横方向導電率を示すことがさらに好ましい。このさらなるｎ型導電半導体層は、自身とｐ型導電半導体層２２との間にトンネル接合が形成されるような構造であることが好ましく、半導体チップの動作時、電荷キャリアは第２のコンタクト７２からこのトンネル接合を介してｐ型導電半導体層２２の中に入ることができる。

【0064】

これに代えて、電流拡散層を半導体ボディの外側に配置することができる。このような電流拡散層は、あらかじめ作製された半導体ボディに、例えば蒸着またはスパッタリングによって堆積させることができる。

【0065】

この場合、電流拡散層は、例えば、ＴＣＯ（透明導電性酸化物）材料（例：ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）、ＺｎＯ）を含んでいる、またはこのような材料から成ることができる。

【0066】

金属の電流拡散層であって、活性領域において発生する放射に対して透明である、または少なくとも半透明であるような程度まで十分に薄い電流拡散層も実施可能である。

【0067】

当然ながら、電流拡散層は、多層構造とする、例えば、ＴＣＯ層および金属層を備えていることもできる。

【0068】

半導体ボディ２とキャリア５との間にはミラー層８が形成されている。半導体チップ１の動作時に活性領域２０において発生してキャリア５の方向に放出される放射を、ミラー層で反射することができる。したがって、放射がキャリアにおいて吸収される危険性を回避することができる。

【0069】

ミラー層８は、例えば、金属（例：銀、アルミニウム、ロジウム、パラジウム）を含んでいる、またはこのような材料から成ることができる。

【0070】

キャリア５は、導電性であることが好ましい。例えば、キャリア５は、半導体材料（例：ゲルマニウム、ガリウムヒ素、シリコン）を含んでいる、またはこのような材料から成ることができる。これに代えて、キャリア５は、セラミック（例：窒化アルミニウム、窒化ホウ素）を含んでいる、またはこのような材料から成ることもできる。

【0071】

図２に示した例示的な実施形態においては、半導体チップ１は、単なる一例として、薄膜発光ダイオードチップの形をとっている。記載した例示的な実施形態とは異なる形態として、半導体ボディ２の成長基板を半導体チップに残しておくこともできる。例えば、成長基板を、その一部分または全体を薄くする、あるいは一部分を除去することができる。

【0072】

さらには、外側からの半導体チップとの電気的接続が片側からのみ形成されるように、コンタクト７１およびコンタクト７２を半導体チップの同じ側に配置することもできる。

【0073】

コンタクト７１，７２は、導電性であることが有利であり、金属、例えば、チタン、白金、ニッケル、金、アルミニウム、ロジウム、パラジウム、あるいはこれらの金属の少なくとも１つを有する金属合金を含んでいることがさらに好ましい。

【0074】

図３は、半導体ボディの第２の例示的な実施形態を断面図として概略的に示している。この第２の例示的な実施形態は、図１に関連して説明した第１の例示的な実施形態に実質的に対応している。

【0075】

第１の例示的な実施形態とは異なり、半導体ボディ２は、さらなる活性領域２５と、さらなるｎ型導電半導体層２６と、さらなるｐ型導電半導体層２７とを備えている。活性領域２０とさらなる活性領域２５との間には、第１のトンネル層２３および第２のトンネル層２４が配置されている。第１のトンネル層および第２のトンネル層はトンネル接合を形成しており、活性領域２０，２５はこのトンネル接合を介して互いに直列に電気的に相互接続されている。さらなる活性領域によって、半導体ボディにおいて発生させることのできる総放射出力を増大させることができる。トンネル層２３およびトンネル層２４は、導電型に関して互いに異なっていることが好ましく、高いドーピング濃度、特に好ましくは少なくとも１×１０^１９ｃｍ^−３を示すことがさらに好ましい。

【0076】

図１に関連して説明した第１の例示的な実施形態とは異なり、ｐ型導電半導体層２２は、成長基板５０とは反対のｎ型導電半導体層２１の側に配置されている。ｎ型導電半導体層２１は、この例示的な実施形態においては、成長基板５０とは反対のｐ型導電半導体層２７の側を覆っている。したがって、ｐ型導電半導体層２２は、成長基板上にｎ型導電半導体層２１より後に堆積されている。

【0077】

この場合、さらなるｐ型導電半導体層２７は、ｐ型導電半導体層２２と実質的に同じ構造とすることができる。ｐ型導電半導体層２２は、活性化するとき露出しており、したがって、水素はこの半導体層から妨げられることなく出て行くことができる。

【0078】

さらなるｐ型導電半導体層２７は、成長基板５０とは反対の側がｎ型導電半導体層２１によって覆われている。ｎ型導電半導体層２１は、自身に含まれているさらなるドーパントのため水素に対する高い透過性を示し、したがって、さらなるｐ型導電半導体層２７の活性化時、水素はｎ型導電半導体層２１を通り抜けることができる。

【0079】

その一方で、さらなるｎ型導電半導体層２６と成長基板５０との間には、ｐ型導電半導体層が設けられてない。したがって、さらなるｎ型導電半導体層２６については、水素の透過性の重要性は低い。したがって、このさらなるｎ型導電半導体層においては、さらなるドーパントを省くことができる。

【0080】

図４Ａおよび図４Ｂは、半導体ボディを製造する方法の例示的な実施形態を、中間ステップによって概略的に示している。この方法は、一例として、図１に関連して説明したように具体化される半導体ボディの製造に関連して説明する。

【0081】

ｐ型ドーパントおよび水素を含んでいる半導体層２２０を成長基板５０の上に堆積させる。この半導体層の上に、活性領域２０とｎ型導電半導体層２１とを堆積させる。半導体層、活性領域２０、およびｎ型導電半導体層２１は、半導体ボディ２を形成している。半導体ボディを堆積させた後、半導体層２２０を活性化させる。このステップは、例えば熱的に行うことができる。活性化時、図４Ｂに矢印によって概略的に示したように、水素は半導体層から出て活性領域およびｎ型導電半導体層２１を通って拡散することができる。このようにして、成長基板とは反対側において半導体ボディ２から水素を追い出すことができる。

【0082】

本特許出願は、独国特許出願第１０２００８０２８３４５．２号（２００８年６月１３日）の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本出願に組み入れられている。

【0083】

ここまで、本発明について例示的な実施形態に関連して説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。本発明は、任意の新規の特徴および特徴の任意の組合せを包含しており、特に、請求項における特徴の任意の組合せを含んでいる。これらの特徴または特徴の組合せは、それ自体が請求項あるいは例示的な実施形態に明示的に記載されていない場合であっても、本発明に含まれる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】