特許 6670401 半導体積層体

(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】6670401

(24)【登録日】2020年3月3日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】半導体積層体

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/32 20100101AFI20200309BHJP

   H01L 33/06 20100101ALI20200309BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/32

   H01L33/06

【請求項の数】14

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2018-562973(P2018-562973)

(86)(22)【出願日】2017年7月5日

(65)【公表番号】特表2019-519923(P2019-519923A)

(43)【公表日】2019年7月11日

(86)【国際出願番号】EP2017066725

(87)【国際公開番号】WO2018007427

(87)【国際公開日】20180111

【審査請求日】2019年1月17日

(31)【優先権主張番号】102016112294.7

(32)【優先日】2016年7月5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】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ベルグバウアー ウェルナー

【審査官】 吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１５−５１１４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５１１７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２２３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２２１８２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−０００２９１０（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ｎ伝導性であるｎ領域（２）と、
ｐ伝導性であるｐ領域（５）と、
少なくとも１つの量子井戸（４１）を有する中間活性ゾーン（４）であって、放射線を生成するように構成される中間活性ゾーン（４）と
を備える半導体積層体（１）であって、
前記半導体積層体（１）は、ＡｌＩｎＧａＮ材料系で作製され、
前記ｎ領域（２）は、超格子（２０）を備え、
前記超格子（２０）は、少なくとも３回反復する構造単位（２５）を有し、
前記構造単位（２５）は、少なくとも１つのＡｌＧａＮ層（２１）、少なくとも１つのＧａＮ層（２２、２４）および少なくとも１つのＩｎＧａＮ層（２３）から構成され、
前記構造単位は、少なくとも２ｎｍ、最大１５ｎｍの厚さを有し、
前記活性ゾーン（４）と前記超格子（２０）との間に中間層（３）が形成され、前記活性ゾーン（４）と前記超格子（２０）との間の距離は、少なくとも４ｎｍ、最大２０ｎｍであり、
前記中間層（３）は、前記中間層（３）がアルミニウムを含まないように、ｎドープＧａＮ、またはｎドープＧａＮとｎドープＩｎＧａＮとからなり、
前記中間層（３）は、前記活性ゾーン（４）および前記超格子（２０）と直接隣接している、半導体積層体（１）。

【請求項2】

前記構造単位（２５）が、以下の順序で直接積層された４つの層で構成される、請求項１に記載の半導体積層体（１）。
前記ＡｌＧａＮ層（２１）、
第１のＧａＮ層（２２）、
前記ＩｎＧａＮ層（２３）、および
第２のＧａＮ層（２４）。

【請求項3】

前記第１のＧａＮ層（２２）と前記第２のＧａＮ層（２４）とが、同じ設計の層である、請求項２に記載の半導体積層体（１）。

【請求項4】

前記第１のＧａＮ層（２２）と前記第２のＧａＮ層（２４）とが、異なる厚さを有する、請求項２に記載の半導体積層体（１）。

【請求項5】

前記構造単位（２５）が、以下の順序で直接積層された３つの層で構成される、請求項１に記載の半導体積層体（１）。
前記ＡｌＧａＮ層（２１）、
前記ＧａＮ層（２２）、および
前記ＩｎＧａＮ層（２３）。

【請求項6】

前記ＡｌＧａＮ層（２１）の平均厚さが、０．４ｎｍ〜５ｎｍであり、
少なくとも１つのＧａＮ層（２２、２４）の平均厚さが、０．２ｎｍ〜３ｎｍであり、
前記ＩｎＧａＮ層（２３）の平均厚さが、０．６ｎｍ〜６ｎｍであり、
前記ＡｌＧａＮ層が、前記少なくとも１つのＧａＮ層（２２、２４）よりも厚い、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体積層体（１）。

【請求項7】

前記ＡｌＧａＮ層（２１）のアルミニウム含量が、５％〜３０％であり、前記ＩｎＧａＮ層（２３）のインジウム含量が、０．５％〜１０％であり、
前記アルミニウム含量は、前記インジウム含量よりも高い、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体積層体（１）。

【請求項8】

前記ＡｌＧａＮ層（２１）の前記アルミニウム含量が、１０％〜２０％であり、前記ＩｎＧａＮ層（２３）の前記インジウム含量が、１％〜６％であり、
前記ＡｌＧａＮ層（２１）および前記ＩｎＧａＮ層（２３）は、最大０．５ｎｍの公差内で同じ厚さである、請求項７に記載の半導体積層体（１）。

【請求項9】

前記ＡｌＧａＮ層（２１）がドープされておらず、前記ＩｎＧａＮ層および前記少なくとも１つのＧａＮ層（２２、２４）が、１×１０^１８ １／ｃｍ^３〜１×１０^１９ １／ｃｍ^３のドーパント濃度でケイ素でｎドープされている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体積層体（１）。

【請求項10】

前記構造単位（２５）が、少なくとも７回、最大３０回反復され、
前記超格子（２０）が、互いに直接連続する繰り返し構造単位（２５）からなる、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の半導体積層体（１）。

【請求項11】

前記超格子（２０）が、正孔に対する障壁である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の半導体積層体（１）。

【請求項12】

前記活性ゾーン（４）が、最大強度が３６５ｎｍ〜４０５ｎｍである波長（Ｌ）を有する放射線を生成するように設計され、
前記放射線は、非コヒーレント放射線であり、前記半導体積層体（１）は、発光ダイオード用に設計される、
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の半導体積層体（１）。

【請求項13】

前記中間層（３）が、ドープＧａＮからなり、前記超格子（２０）のドープ層（２２、２３、２４）よりも高いドーパント濃度を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体積層体（１）。

【請求項14】

前記中間層（３）が、ｎドープＧａＮ層およびｎドープＩｎＧａＮ層で構成され、
前記中間層（３）内に、少なくとも５×１０^１８ １／ｃｍ^３のドーパント濃度を有する高濃度ドープ領域が存在する、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の半導体積層体（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

半導体積層体について記載する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0002】

本発明の目的は、近紫外線を放出し、より高い温度で高い効率示す半導体積層体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0003】

この目的は、中でも、本願の独立項の特徴を有する半導体積層体によって達成される。好ましい発展形は、従属項の主題である。

【0004】

少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体は、ｎ伝導性であるｎ領域を有する。ｎ領域は、連続的に、または少なくとも大部分が、例えばケイ素および／またはゲルマニウムでｎドープされている。ｎ領域には、薄い非ドープ層が位置し得る。この場合、「薄い」とは、特に厚さの最大値が１２ｎｍまたは８ｎｍまたは５ｎｍであることを指す。

【0005】

少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体は、ｐ伝導性であるｐ領域を備える。ｐ型ドープは、特にマグネシウムまたはベリリウムにより製造される。ｎ領域の場合と同様に、ｐ領域は、連続的にｐドープされてもよく、または薄い非ドープ層を備えてもよい。

【0006】

少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体は、活性ゾーンを備える。活性ゾーンは、ｎ領域とｐ領域との間に位置し、ｎ領域および／またはｐ領域に直接隣接し得る。１つもしくは複数の量子井戸および／または少なくとも１つのｐｎ接合部が、活性ゾーンに位置している。活性ゾーンは、複数の量子井戸およびそれらの間に位置する障壁層を有する多重量子井戸構造であることが好ましい。

【0007】

少なくとも１つの実施形態によれば、活性ゾーンは、放射線を生成するように設計される。放射線は、特にＵＶＡ線である。活性ゾーンの意図される動作において生成される放射線の最大強度の波長は、特に少なくとも３６５ｎｍもしくは３８５ｎｍ、および／または最大４８０ｎｍもしくは４１５ｎｍもしくは４０５ｎｍもしくは４００ｎｍである。

【0008】

少なくとも１つの実施形態によれば、活性ゾーンおよび半導体積層体は、非コヒーレント放射線を生成するように設計される。換言すれば、レーザ放射は生成されない。これは、半導体積層体が、発光ダイオード（略してＬＥＤ）用に設計されることを意味する。したがって、意図されるように、半導体積層体は発光ダイオード内に位置する。

【0009】

少なくとも１つの実施形態によれば、半導体積層体は、ＩＩＩ〜Ｖ族化合物半導体材料Ａｌ_ｎＩｎ_{１−ｎ−ｍ}Ｇａ_ｍＮ（略してＡｌＩｎＧａＮ）から製造され、この材料をベースとしており、式中、０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１およびｎ＋ｍ≦１である。下記でＧａＮが材料として指定される場合、ｎ＝０およびｍ＝１であり、ＡｌＧａＮの場合、ｎ＋ｍ＝１が成り立ち、ＩｎＧａＮの場合、ｎ＝０が成り立つ。半導体積層体は、ドーパントを有し得る。しかしながら、単純化のために、半導体積層体の結晶格子の必須成分、すなわち、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＮ、が少量のさらなる物質により部分的に置換される、および／またはこれらに少量のさらなる物質が追加され得るとしても、上記必須成分のみが言及される。本願においては、濃度が最大でも５×１０^１６ １／ｃｍ^３もしくは２×１０^１７ １／ｃｍ^３である物質は無視される、および／または単に不純物とみなされる。

【0010】

少なくとも１つの実施形態によれば、ｎ領域は、超格子、特に厳密に１つの超格子を備える。これに関連して、「超格子」という用語は、例えば、構造単位が超格子内で周期的に反復することを意味する。特に、超格子は、少なくとも３回反復する構造単位を有する。構造単位は、超格子内で、製造公差の範囲内で等しく反復していることが好ましい。

【0011】

少なくとも１つの実施形態によれば、構造単位は、少なくとも１つのＡｌＧａＮ層、少なくとも１つのＧａＮ層および少なくとも１つのＩｎＧａＮ層で構成される。換言すれば、構造単位は、好ましくは、ＡｌＧａＮ層、ＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層からなる。さらに、好ましくは、構造単位の層の少なくとも一部はｎドープされている。

【0012】

少なくとも１つの実施形態によれば、構造単位は、少なくとも１．５ｎｍまたは２ｎｍまたは３ｎｍの厚さを有する。この代替として、またはこれに加えて、構造単位の厚さは、最大１５ｎｍまたは１０ｎｍまたは７ｎｍである。構造単位は、好ましくは、少なくとも４ｎｍおよび／または最大６ｎｍの厚さを有する。

【0013】

少なくとも１つの実施形態において、半導体積層体は、ｎ伝導性であるｎ領域と、ｐ伝導性であるｐ領域と、中間活性ゾーンとを備える。活性ゾーンは、少なくとも１つの量子井戸を含有し、放射線を生成するように設計される。半導体積層体は、ＡｌＩｎＧａＮ材料系から形成され、ｎ領域は超格子を備える。超格子は、少なくとも３回反復する構造単位を有する。構造単位は、少なくとも１つのＡｌＧａＮ層、少なくとも１つのＧａＮ層および少なくとも１つのＩｎＧａＮ層で構成される。構造単位の厚さは、２ｎｍ〜１５ｎｍである。

【0014】

電子阻止層と同様に、ｎ領域内に高アルミニウム含量を有する層は、放射再結合が生じることなく正孔がｎ領域内に逃げるのを防止するために使用され得る。さらに、高アルミニウム含量を有する層は、量子井戸間の障壁として使用され得る。しかしながら、活性ゾーンに直接位置するか、または活性ゾーン内に位置する高アルミニウム含量を有する層は、いくつかの欠点および問題を有する。したがって、ＧａＮマトリックス内に高アルミニウム含量を有する層は、引張応力を生じ、ひいては亀裂のリスクをもたらす。高アルミニウム含量を有する層は、その格子不整合により、ＧａＮ層と比較して、半導体材料の品質を低下させ得る。同様に、より高い順方向電圧が可能である。さらに、十分な材料品質を達成するために、高アルミニウム含量を有する層は、一般により高い温度で成長させる。しかしながら、より高い温度は、例えばインジウム含有層による不純物の不動態化および還元が、ごく限られた程度でしか生じない、または全く生じないという効果をもたらす。

【0015】

純粋なＩｎＧａＮ層またはＧａＮ層の代わりにアルミニウムを含有する層を有する本明細書に記載の超格子により、これらの欠点を回避することができ、同時に改善された温度安定性を達成することができる。特に、超格子内の複数のＡｌＩｎＧａＮ層により、正孔阻止効果を達成することができる。その一方で、個々のＡｌＧａＮ層の臨界厚さまでの十分な距離が得られる。さらに、ＡｌＧａＮ層とＧａＮ層との間の超格子内のＩｎＧａＮ層を使用することにより、特にウェハ表面上の金属不純物に対して不動態化効果が提供される。

【0016】

少なくとも１つの実施形態によれば、構造単位は、ＡｌＧａＮ層、第１のＧａＮ層、ＩｎＧａＮ層および第２のＧａＮ層の４つの層から構築され、これら４つの層は、好ましくは、上記順序で存在し、互いに直接連続する。

【0017】

少なくとも１つの実施形態によれば、第１のＧａＮ層と第２のＧａＮ層は、同じ設計の層である。すなわち、第１のＧａＮ層と第２のＧａＮ層は、それらの厚さおよびドープの点で違いはない、または大きくは違いはない。代替として、第１のＧａｎ層と第２のＧａｎ層は、異なる厚さを有してもよく、好ましくは、第１のＧａＮ層は、第２のＧａＮ層より厚い。例えば、第１および第２のＧａＮ層の厚さの差は、少なくとも１．５倍、および／または最大で３倍である。

【0018】

少なくとも１つの実施形態によれば、構造単位は、ＡｌＧａＮ層、ＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層の３つの層から構築され、これらの層は、好ましくは、上記順序で存在し、互いに直接連続する。

【0019】

少なくとも１つの実施形態によれば、超格子内の全ての構造単位は、同じ設計の構造単位である。代替として、２種類または３種類以上の構造単位が超格子内に存在し得る。例えば、構造単位の１つが４つの層で形成され、さらなる構造単位が３つの層のみで形成されてもよい。

【0020】

少なくとも１つの実施形態によれば、構造単位は、３つ、４つまたは４つを超える部分層を有する。特に、構造単位は、最大８つ、または最大６つの部分層を有する。

【0021】

少なくとも１つの実施形態によれば、ＡｌＧａＮ層は、少なくとも０．３ｎｍまたは０．４ｎｍまたは０．６ｎｍの平均厚さを有する。この代替として、またはこれに加えて、ＡｌＧａＮ層の平均厚さは、最大８ｎｍまたは５ｎｍまたは３ｎｍまたは２ｎｍである。ＡｌＧａＮ層の厚さは、好ましくは、少なくとも０．６ｎｍおよび／または最大１．５ｎｍである。ＡｌＧａＮ層は、半導体積層体にわたって、製造公差内で一定の厚さを有する。

【0022】

少なくとも１つの実施形態によれば、ＧａＮ層の少なくとも１つまたは全てのＧａＮ層の平均厚さは、少なくとも０．２ｎｍもしくは０．４ｎｍもしくは０．６ｎｍ、および／または最大６ｎｍもしくは３ｎｍもしくは１．５ｎｍである。ＧａＮ層は、好ましくは、半導体積層体にわたって一定である、変化しない厚さを有する。

【0023】

少なくとも１つの実施形態によれば、ＩｎＧａＮ層の平均厚さは、少なくとも０．４ｎｍまたは０．６ｎｍまたは０．８ｎｍである。この代替として、またはこれに加えて、ＩｎＧａＮ層は、最大８ｎｍまたは６ｎｍまたは４ｎｍまたは２ｎｍの平均厚さを有する。超格子の他の層と同様に、ＩｎＧａＮ層は、好ましくは均一な変化しない厚さを有する。

【0024】

少なくとも１つの実施形態によれば、ＡｌＧａＮ層のアルミニウム含量は、少なくとも５％もしくは１０％、および／または最大５０％もしくは３０％もしくは２５％もしくは２０％である。アルミニウム含量は、少なくとも１０％および／または最大１５％であることが好ましい。パーセンテージは、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＮという表記におけるｘの値を示し、例えば、２０％はｘ＝０．２を示す。

【0025】

少なくとも１つの実施形態によれば、ＩｎＧａＮ層のインジウムの割合は、少なくとも０．５％または１％または２％である。この代替として、またはこれに加えて、インジウムの割合は、最大１０％または６％または４％である。パーセンテージは、Ｉｎ_ｙＧａ_１−ｙＮという表記における値ｙに関する。

【0026】

少なくとも１つの実施形態によれば、ＡｌＧａＮ層内のアルミニウム含量は、ＩｎＧａＮ層内のインジウム含量よりも少なくとも３倍または４倍または５倍高い。この代替として、またはこれに加えて、この倍数は最大１０または８または５である。

【0027】

少なくとも１つの実施形態によれば、ＡｌＧａＮ層およびＩｎＧａＮ層は、同じ厚さを有する。これには、特に、最大１ｎｍもしくは０．５ｎｍもしくは０．２ｎｍの公差が適用されるか、または厳密に製作公差および測定公差の範囲内とする。

【0028】

少なくとも１つの実施形態によれば、ＡｌＧａＮ層は、ドープされていない。

【0029】

代替として、ＡｌＧａＮ層内にドープ、特にｎ型ドープを導入することができる。よって、超格子全体が連続的にドープされてもよく、好ましくはｎドープされてもよい。

【0030】

少なくとも１つの実施形態によれば、超格子の構造単位のＩｎＧａＮ層および／またはＧａＮ層の１つもしくは全てのＧａＮ層が、特にケイ素でｎドープされている。この場合、ドーパント濃度は、好ましくは少なくとも５×１０^１７ １／ｃｍ^３または１×１０^１８ １／ｃｍ^−３である。この代替として、またはこれに加えて、ドーパント濃度は、最大５×１０^１９ １／ｃｍ^３または１×１０^１９ １／ｃｍ^３である。

【0031】

少なくとも１つの実施形態によれば、構造単位は、超格子内で少なくとも７回または１０回または１５回反復される。この代替として、またはこれに加えて、構造単位は、超格子内に最大５０回または４０回または３０回存在する。この場合、超格子が反復する構造単位からなり得るように、超格子内の個々の構造単位が互いに直接連続することが好ましい。

【0032】

少なくとも１つの実施形態によれば、超格子は、正孔障壁である。換言すれば、特にＡｌＧａＮ層により、正孔は超格子を通過することができなくなる。

【0033】

少なくとも１つの実施形態によれば、活性ゾーンと超格子との間に１つまたは複数の中間層が位置する。中間層は、好ましくはｎドープされており、特に超格子の構造単位のドープ層と同じドーパントにより同じドーパント濃度でｎドープされている。

【0034】

少なくとも１つの実施形態によれば、活性ゾーンと超格子との間の距離は、少なくとも３ｎｍもしくは４ｎｍもしくは６ｎｍ、および／または最大３０ｎｍもしくは２０ｎｍもしくは１２ｎｍである。換言すれば、超格子はそのため活性ゾーンに直接隣接しない。

【0035】

少なくとも１つの実施形態によれば、中間層は、ＧａＮ層により形成される。代替として、中間層は、１つまたは複数のＧａＮ層および１つまたは複数のＩｎＧａＮ層からなることができる。

【0036】

少なくとも１つの実施形態によれば、中間層は、アルミニウムを含まない。換言すれば、中間層は、Ｇａ、Ｎおよび任意選択でＩｎからなることができ、ケイ素等のドープは考慮されない。

【0037】

少なくとも１つの実施形態によれば、中間層は、活性ゾーンおよび超格子に直接隣接する。したがって、活性ゾーンと超格子との間の領域がアルミニウムを含まないことが可能である。

【0038】

例示的実施形態に基づき、図面を参照しながら、次に本明細書に記載の半導体積層体をより詳細に説明する。同一の参照記号は、個々の図において同じ要素を示す。しかしながら、この場合、縮尺通りの関係は示されておらず、個々の要素は、より良好な理解を提供するために誇張されたサイズで表現され得る。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】図１は、本明細書に記載の半導体積層体の例示的実施形態の概略断面図である。

【図2】図２は、本明細書に記載の半導体積層体の例示的実施形態の概略断面図である。

【図3】図３は、半導体積層体の変形例の概略断面図である。

【図4】図４は、放出された放射線の最大強度の波長の、効率に対する依存性を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

図１は、発光ダイオード用の半導体積層体１の例示的実施形態を示す。半導体積層体１は、ｎ伝導性であるｎ領域２と、ｐ伝導性であるｐ領域５と、中間活性ゾーン４とを備える。ｐ領域５は、特にアノードとして設計されるコンタクト８上に位置する。コンタクト８は、金属層のみ、または金属層とＩＴＯ等の透明導電性酸化物とで作製された層とで作製された積層体であってもよい。図１における図解とは対照的に、ｐ領域５は、複数の部分層で構成されてもよく、特に電子障壁層およびコンタクト層を含有してもよい。

【0041】

活性ゾーン４は、多重量子井戸構造である。活性ゾーン４は、複数の量子井戸４１を有し、その間に障壁層４２が位置する。量子井戸４１は、好ましくはＩｎＧａＮから形成され、最大強度が３８５ｎｍ〜４０５ｎｍである波長Ｌを有する放射線を放出するように構成される。障壁層４２は、好ましくは、ＧａＮ層によって、またはＧａＮ層とＡｌＧａＮ層との組合せによって形成される。図１における図解からは外れるが、複数の異なる障壁層が、２つの隣接する量子井戸４１の間に位置してもよい。活性ゾーン４は、量子井戸４１の１つで終端し、量子井戸４１の１つで開始してもよい。図１における描写からは外れるが、活性ゾーン４が障壁層４２の１つで終端および／または開始することも可能である。

【0042】

ｎ領域２は、超格子２０を備える。超格子２０において、構造単位２５は、半導体積層体の成長方向Ｇに直接沿って数回反復する。複数の構造単位２５は、製造公差の範囲内で互いに同一となるように構築されることが好ましい。

【0043】

構造単位２５はそれぞれ、ＡｌＧａＮ層２１を有する。ＡｌＧａＮ層２１の厚さは、例えば約１ｎｍであり、アルミニウム含量は、約１０％である。ドープされている第１のＧａＮ層２２は、非ドープＡｌＧａＮ層２１に直接連続する。第１のＧａＮ層２２の厚さは、約０．５ｎｍである。

【0044】

第１のＧａＮ層２２にはｎドープＩｎＧａＮ層２３が連続する。ＩｎＧａＮ層２３におけるインジウムの割合は、約３％であり、その厚さは、約１ｎｍである。ＩｎＧａＮ層２３には第２のＧａＮ層２４が直接連続するが、これも同様にｎドープされており、約０．５ｎｍの厚さを有する。

【0045】

図１の描写からは外れるが、異なる構造を有する構造単位２５が超格子２０に存在してもよいが、全ての構造単位２５が同一の設計の構造単位であることが好ましい。図１に示される描写に加えて、第１のＧａＮ層２２と第２のＧａＮ層２４は、異なる厚さおよび／またはドープを有することが可能である。

【0046】

任意選択で、さらなるｎドープｎ層６が、成長方向Ｇに沿って超格子２０の直前に位置する。ｎ層６は、例えば、電流拡散層またはバッファ層であってもよい。例えば、さらなるｎ層６は、半導体積層体１の成長基板となり得るキャリア７の上に直接位置する。

【0047】

任意選択で、ｎ領域２は、中間層３を備える。中間層３は、例えばＧａＮから形成され、好ましくはドープされており、中間層３は、超格子２０のドープ層２２、２３、２４よりも高いドーパント濃度を有し得る。例えば、中間層３は、１×１０^１９ １／ｃｍ^３〜３×１０^１９ １／ｃｍ^３のドーパント濃度でケイ素でドープされている。中間層３は、好ましくは、超格子２０および活性ゾーン４に直接隣接し、特に量子井戸４１の１つに直接隣接する。

【0048】

図１によれば、ＡｌＧａＮ層２１は、ドープされていない。代替として、ＡｌＧａＮ層２１はｎドープされていてもよく、したがって超格子２０全体がｎドープされることが好ましい。全ての他の例示的実施形態においても、同じことが適用され得る。

【0049】

図２の例示的実施形態において、構造単位２５は、３つの部分層のみによって形成される。したがって、構造単位２５は、いずれの場合においても、ＡｌＧａＮ層２１、ＧａＮ層２２およびＩｎＧａＮ層２３を有する。

【0050】

全ての他の例示的実施形態と同様に、構造単位２５は、少なくとも１５回および／または最大２５回、特に約２０回反復されることが好ましい。

【0051】

全ての他の例示的実施形態と同様に、中間層３はまた、複数の部分層、特にｎドープＧａＮ層およびｎドープＩｎＧａＮ層で構成され得る。この場合、中間層３内に比較的高濃度でドープされた領域が存在してもよい。「高濃度でドープされた」とは、例えば、少なくとも５×１０^１８ １／ｃｍ^３もしくは１×１０^１９ １／ｃｍ^３もしくは２×１０^１９ １／ｃｍ^３、および／または最大８×１０^１９ １／ｃｍ^３もしくは５×１０^２０ １／ｃｍ^３のドーパント濃度を意味する。この代替として、またはこれに加えて、「比較的高濃度でドープされた領域」とは、これらの領域が超格子２０の層２２、２３、２４よりも高濃度でドープされている、例えば、少なくとも２倍または５倍または１０倍高い濃度でドープされていることを意味する。

【0052】

図２の例示的実施形態は、上記の点以外は、図１の例示的実施形態に対応する。

【0053】

図３は、半導体積層体の変形例１０を例証する。この変形例１０においても超格子２０が存在するが、構造単位２５は２つの層、すなわちＩｎＧａＮ層２３およびＧａＮ層２４のみによって形成される。この変形例１０において、超格子２０と活性ゾーン４との間に別個の正孔障壁（図示せず）が存在し得る。しかしながら、１つまたは２つのＡｌＧａＮ層によって形成されたそのような正孔障壁（図示せず）は、活性ゾーン４の材料品質の低下をもたらす。

【0054】

図４において、活性ゾーン４で生成された放射線の最大強度の波長Ｌの関数として、商Ｑが示されている。商Ｑは、活性ゾーンの温度が１２０℃のときの光束を、活性ゾーンの温度が２５℃のときの光束で除した値を指す。図４において、図１の半導体積層体１を、特に図３の変形例１０と比較している。図４では、活性ゾーン４のより高い温度において、本明細書に記載の半導体積層体１は、変形例１０と比べて、より高い効率を有することが認められ得る。

【0055】

本明細書に記載の発明は、例示的実施形態に基づく説明によって制限されるものではない。むしろ、本発明は、特許請求の範囲または例示的実施形態において明示的に指定されていない特徴や組み合わせであっても、任意の新しい特徴や、これら特徴の任意の組合せ、特に特許請求の範囲内の特徴の任意の組合せ、を包含する。

【0056】

本特許出願は、独国特許出願第１０２０１６１１２２９４．７号の優先権を主張し、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

【符号の説明】

【0057】

１ 半導体積層体
２ ｎ伝導性であるｎ領域
２０ 超格子
２１ ＡｌＧａＮ層
２２ ＧａＮ層
２３ ＩｎＧａＮ層
２４ ＧａＮ層
２５ 構造単位
３ 中間層
４ 活性ゾーン
４１ 量子井戸
４２ 障壁層
５ ｐ伝導性であるｐ領域
６ さらなるｎ層
７ キャリア
８ コンタクト
１０ 半導体積層体の変形例

【0058】

Ｇ 半導体積層体の成長方向
Ｌ ｎｍでの最大強度の波長
Ｑ １２０℃および２５℃での光束の商

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】