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特表2023-516427放射放出半導体本体、および放射放出半導体本体を製造するための方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-19
(54)【発明の名称】放射放出半導体本体、および放射放出半導体本体を製造するための方法
(51)【国際特許分類】
H01L 33/30 20100101AFI20230412BHJP
【ＦＩ】
H01L33/30
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022553097
(86)(22)【出願日】2021-02-22
(85)【翻訳文提出日】2022-10-05
(86)【国際出願番号】 EP2021054312
(87)【国際公開番号】W WO2021175635
(87)【国際公開日】2021-09-10
(31)【優先権主張番号】102020106113.7
(32)【優先日】2020-03-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】599133716
【氏名又は名称】エイエムエス－オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】ａｍｓ－ＯＳＲＡＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ－９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100098501
【弁理士】
【氏名又は名称】森田 拓
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100134315
【弁理士】
【氏名又は名称】永島 秀郎
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】イェンス エベッケ
【テーマコード（参考）】
5F241
【Ｆターム（参考）】
5F241AA03
5F241CA34
5F241CA53
5F241CA57
5F241CA88
5F241CB11
5F241CB15
5F241CB36
(57)【要約】
放射放出半導体本体（１）であって、当該放射放出半導体本体（１）は、・第１の導電型の第１の半導体領域（２）、・第２の導電型の第２の半導体領域（３）、および・第１の半導体領域（２）と第２の半導体領域（３）との間の活性領域（４）を有し、・半導体本体（１）の縁部領域（５）における活性領域（４）は、半導体本体（１）の中央領域（６）よりも大きなバンドギャップを有し、・第２の半導体領域（３）のバンドギャップは、縁部領域（５）と中央領域（６）とにおいて同じである、放射放出半導体本体（１）が提示される。さらに、放射放出半導体チップ（１６）と、放射放出半導体本体（１）を製造するための方法とが提示される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射放出半導体本体（１）であって、当該放射放出半導体本体（１）は、
第１の導電型の第１の半導体領域（２）、
第２の導電型の第２の半導体領域（３）、および
前記第１の半導体領域（２）と前記第２の半導体領域（３）との間の活性領域（４）
を有し、
前記活性領域は、ＩｎＧａＡｌＰを含み、
前記第１の導電型は、ｎ導電型に形成されており、前記第２の導電型は、ｐ導電型に形成されており、
前記半導体本体（１）の縁部領域（５）における前記活性領域（４）は、前記半導体本体（１）の中央領域（６）よりも大きなバンドギャップを有し、
前記第２の半導体領域（３）のバンドギャップは、前記縁部領域（５）と前記中央領域（６）とにおいて同じである、
放射放出半導体本体（１）。
【請求項2】
前記縁部領域（５）における前記活性領域（４）は、第１のドーピング材料（１３）を含み、前記縁部領域（５）と前記中央領域（６）との間の前記半導体本体（１）の移行領域（７）における前記第１のドーピング材料（１３）の密度は、横方向において連続的に減少し、
前記移行領域（７）の幅は、最大でも前記活性領域（４）の厚さと同じ大きさである、
請求項１記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項3】
前記中央領域（６）における前記活性領域（４）は、前記第１のドーピング材料（１３）を含まない、請求項２記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項4】
前記第１のドーピング材料（１３）は、ｐ型ドーピング材料を含む、請求項１から３までのいずれか１項記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項5】
前記第２の半導体領域（３）は、第２のドーピング材料（１４）を含む、請求項１から４までのいずれか１項記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項6】
前記第２のドーピング材料（１４）と前記第１のドーピング材料（１３）とは、同じである、請求項５記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項7】
前記第２の半導体領域（３）は、前記第１のドーピング材料（１３）を含まない、請求項１から５までのいずれか１項記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項8】
前記活性領域（４）は、前記第２のドーピング材料（１４）を含まない、請求項７記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項9】
前記縁部領域（５）における前記活性領域（４）のバンドギャップは、前記中央領域（６）よりも少なくとも５０ｍｅＶ～最大で１５０ｍｅＶだけ大きい、請求項１から８までのいずれか１項記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項10】
放射放出半導体チップであって、当該放射放出半導体チップは、
請求項１から９までのいずれか１項記載の放射放出半導体本体（１）、
第１の半導体領域（２）上に配置された第１のコンタクト層、および
第２の半導体領域（３）上に配置された第２のコンタクト層
を有する、放射放出半導体チップ。
【請求項11】
前記第２のコンタクト層は、支持体上に配置されている、請求項１０記載の放射放出半導体チップ。
【請求項12】
放射放出半導体本体（１）を製造するための方法であって、当該方法は、
第１の導電型を有する第１の半導体領域（２）を提供するステップであって、前記第１の導電型は、ｎ導電型に形成されており、かつ第２の導電型は、ｐ導電型に形成されている、ステップと、
前記第１の半導体領域（２）上に活性領域（４）を被着させるステップであって、前記活性領域は、ＩｎＧａＡｌＰを含む、ステップと、
製造されるべき前記半導体本体（１）の縁部領域（５）における前記活性領域（４）のバンドギャップを拡大させるステップと、
前記第２の導電型を有する第２の半導体領域（３）を被着させるステップと
を有する、方法。
【請求項13】
前記活性領域のバンドギャップを拡大させるためにドーピングが実施され、前記活性領域（４）のドーピング時に、前記縁部領域（５）における前記活性領域（４）に第１のドーピング材料（１３）が導入される、
請求項１２記載の方法。
【請求項14】
前記活性領域（４）のドーピング前に、前記縁部領域（５）がマスクを含まないように、前記活性領域（４）上にマスク（１１）が被着される、請求項１３記載の方法。
【請求項15】
前記第２の半導体領域（３）の被着前に、前記マスク（１１）が除去される、請求項１４記載の方法。
【請求項16】
前記第２の半導体領域（３）は、被着時に第２のドーピング材料（１４）によってドーピングされる、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
放射放出半導体本体が提示される。さらに、放射放出半導体チップと、放射放出半導体本体を製造するための方法とが提示される。
【0002】
解決されるべき課題は、特に高い効率を有する放射放出半導体本体を提供することである。さらに、放射放出半導体チップと、このような放射放出半導体本体を製造するための方法とを提示したい。
【0003】
放射放出半導体本体は、例えば、ＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体材料をベースにしている。化合物半導体材料は、好ましくはリン化合物半導体材料である。
【0004】
放射放出半導体本体は、電磁放射を放出するように構成されている。半導体本体から放出される電磁放射は、例えば可視光、とりわけ赤色光である。この場合には、放出される電磁放射のピーク波長は、赤色波長領域にある。すなわち、放射放出半導体本体から放出される電磁放射のピーク波長は、例えば６３０ｎｍ以上～７５０ｎｍ以下の間である。
【0005】
半導体本体は、主延在平面を有する。垂直方向は、主延在平面に対して垂直に延在しており、横方向は、主延在平面に対して平行に延在している。
【0006】
放射放出半導体本体は、横方向において、例えば最大で５００μｍ、とりわけ最大で１０μｍである広がりを有する。
【0007】
少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体は、第１の導電型の第１の半導体領域を含む。第１の半導体領域は、少なくとも１つの第１の半導体層を含む。さらに、第１の半導体領域は、第１の半導体積層体を含むことができる。第１の半導体領域は、例えばｎ型ドーピングされており、したがってｎ導電型に形成されている。したがって、この場合には、第１の導電型は、ｎ導電型である。
【0008】
少なくとも１つの実施形態によれば、放射放出半導体本体は、第２の導電型の第２の半導体領域を含む。第２の半導体領域は、垂直方向において、例えば第１の半導体領域の上方に配置されている。
【0009】
第２の半導体領域は、少なくとも１つの第２の半導体層を含む。さらに、第２の半導体領域は、第２の半導体積層体を含むことができる。第２の半導体領域は、例えばｐ型ドーピングされており、したがってｐ導電型に形成されている。したがって、この場合には、第１の導電型は、ｐ導電型である。
【0010】
第１の半導体領域および／または第２の半導体領域は、例えばＩｎｘＡｌ１－ｘＰを含み、ここで、０≦ｘ≦１である。すなわち、第１の半導体領域および／または第２の半導体領域は、例えばリン化インジウムアルミニウムを含む。
【0011】
第２の半導体領域は、例えば少なくとも１０ｎｍ、最大で５μｍ、とりわけ約２００ｎｍの垂直方向の厚さを有する。
【0012】
少なくとも１つの実施形態によれば、放射放出半導体本体は、第１の半導体領域と第２の半導体領域との間の活性領域を含む。すなわち、第１の半導体領域と第２の半導体領域との間に活性領域が配置されている。活性領域は、動作時に電磁放射を生成するように構成されている。
【0013】
活性領域は、例えば、第１の半導体領域および／または第２の半導体領域と直接的にコンタクトしている。代替的に、活性領域上にバリア層を配置することができる。バリア層は、例えば、活性領域と第２の半導体領域との間に配置されている。この場合には、バリア層は、活性領域および第２の半導体領域と直接的にコンタクトしている。バリア層は、例えば少なくとも５ｎｍ、最大で２００ｎｍ、とりわけ少なくとも１０ｎｍ、最大で１００ｎｍの垂直方向の厚さを有する。
【0014】
活性領域は、例えば少なくとも２ｎｍ、最大で５００ｎｍ、とりわけ少なくとも５ｎｍ、最大で１００ｎｍの垂直方向の厚さを有する。
【0015】
例えば、活性領域は、例えばダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造（ＳＱＷ構造）、または多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）のような、電磁放射を生成するためのｐｎ接合部を含む。
【0016】
さらに、活性領域は、例えばＩｎｘＧａｙＡｌ１－ｘＰを含み、ここで、０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１である。すなわち、活性領域は、例えばリン化インジウムガリウムアルミニウムを含む。半導体本体がバリア層を有する場合には、バリア層は、例えばドーピングされていないＩｎｘＧａｙＡｌ１－ｘＰを含み、ここで、０≦ｘ≦１および０≦ｙ≦１である。
【0017】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、半導体本体の縁部領域における活性領域は、半導体本体の中央領域よりも大きなバンドギャップを有する。例えば、中央領域における活性領域は、第１のバンドギャップを有する。さらに、例えば、縁部領域における活性領域は、第２のバンドギャップを有する。この場合には、第１のバンドギャップは、第２のバンドギャップよりも小さい。とりわけ、第１のバンドギャップは、平均してかつ／またはあらゆる箇所で、第２のバンドギャップよりも小さい。
【0018】
第１のバンドギャップは、例えば、中央領域における活性領域における伝導帯から価電子帯までの第１の距離によって規定されている。第２のバンドギャップは、例えば、縁部領域における活性領域における伝導帯から価電子帯までの第２の距離によって規定されている。中央領域における活性領域の価電子帯は、とりわけ、縁部領域における活性領域の価電子帯に連続的に接続されている。さらに、中央領域における活性領域の伝導帯は、縁部領域における活性領域の伝導帯に、とりわけ連続的に接続されている。したがって、活性領域のバンドギャップは、とりわけ中央領域から縁部領域まで連続的に増大している。
【0019】
縁部領域は、第２のバンドギャップが、第２のバンドギャップと第１のバンドギャップとの間の差の例えば１０％、とりわけ１５％だけ減少しているところで終端する。中央領域は、第１のバンドギャップが、この差の例えば１０％、とりわけ１５％増大しているところで終端する。すなわち、縁部領域と中央領域とは、横方向において互いに離間されて配置されている。
【0020】
半導体本体の縁部領域は、半導体本体の中央領域を、例えば横方向において完全に包囲する。縁部領域は、横方向において、例えばつながるように形成されている。縁部領域は、中央領域を、例えばフレーム状またはリング状に包囲する。例えば、縁部領域は、半導体本体の少なくとも１つの側面から横方向において半導体本体内に延在している。
【0021】
半導体本体の縁部領域は、幅を有する。縁部領域の幅は、半導体本体の側面から縁部領域の端部までの横方向の最小の広がりであり、縁部領域のこの端部では、第２のバンドギャップが、第２のバンドギャップと第１のバンドギャップとの間の差が例えば１０％、とりわけ１５％減少している。縁部領域の幅は、例えば少なくとも５０ｎｍ、最大で１０μｍである。
【0022】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の半導体領域のバンドギャップは、縁部領域と中央領域とにおいて同じである。第２の半導体領域は、とりわけ中央領域および縁部領域において第３のバンドギャップを有する。第２の半導体領域の第３のバンドギャップは、とりわけ横方向および／または垂直方向において同じである。すなわち、第２の半導体領域のバンドギャップ、とりわけ第３のバンドギャップは、中央領域と縁部領域とにおける横方向および／または垂直方向において、第３のバンドギャップの平均値から５％以下、とりわけ１％以下しか偏差しない。
【0023】
さらに、第１の半導体領域のバンドギャップは、縁部領域と中央領域とにおいて同じである。第１の半導体領域は、とりわけ中央領域および縁部領域において第４のバンドギャップを有する。第１の半導体領域の第４のバンドギャップは、とりわけ横方向および／または垂直方向において同じである。すなわち、第１の半導体領域のバンドギャップ、とりわけ第４のバンドギャップは、中央領域と縁部領域とにおける横方向および／または垂直方向において、第４のバンドギャップの平均値から５％以下、とりわけ１％以下しか偏差しない。
【0024】
少なくとも１つの実施形態では、放射放出半導体本体は、第１の導電型の第１の半導体領域、第２の導電型の第２の半導体領域、および第１の半導体領域と第２の半導体領域との間の活性領域を含む。活性領域は、半導体本体の縁部領域において、半導体本体の中央領域よりも大きなバンドギャップを有する。さらに、第２の半導体領域のバンドギャップは、縁部領域と中央領域とにおいて同じである。
【0025】
本明細書において説明される放射放出半導体本体の１つの着想は、とりわけ活性領域が、縁部領域において中央領域よりも大きなバンドギャップを有するように、活性領域を形成することである。これにより、縁部領域からの電磁放射の送出が、有利には抑制されている。これによって有利には、特に均質な放射特性、ひいては特に高い効率を達成することが可能となる。とりわけ有利には、縁部領域における非放射性の再結合（英語：“non radiative radiation”、略してＮＲＲ）が、より大きなバンドギャップによって抑制される。
【0026】
さらに、第２の半導体領域は、実質的に等方性のバンドギャップを有する。この場合、バンドギャップの推移は、活性領域と第２の半導体領域とにおいて分離されている。したがって、有利には、第２の半導体領域を特に薄く形成することができる。第２の半導体領域を比較的特に薄く形成することにより、パーセル係数を、比較的特に大きくすることができる。パーセル係数は、半導体本体の放射率に比例するので、これによって効率も高くすることができる。
【0027】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、縁部領域における活性領域は、第１のドーピング材料を含む。縁部領域における活性領域における第１のドーピング材料の密度は、例えば実質的に一定である。ここでの実質的に一定とは、製造に起因して密度が変動する可能性があることを意味する。縁部領域における活性領域における第１のドーピング材料の密度は、例えば１ｃｍ３当たり少なくとも１０１５、とりわけ１ｃｍ３当たり少なくとも１０１６である。
【0028】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、縁部領域と中央領域との間の半導体本体の移行領域における第１のドーピング材料の密度は、横方向において連続的に減少する。この場合には、移行領域は、横方向において、とりわけ縁部領域と中央領域との間に配置されている。
【0029】
縁部領域における活性領域における第１のドーピング材料の他に、活性領域は、縁部領域において空格子点を含む。この場合、空格子点の密度は、第１のドーピング材料の密度に伴ってスケーリングされる。とりわけ、空格子点の密度は、第１のドーピング材料の密度に正比例している。とりわけ、第１のドーピング材料の密度は、例えば縁部領域における活性領域における空格子点の密度を規定する。さらに、空格子点の密度は、縁部領域における活性領域におけるバンドギャップ、とりわけ第２のバンドギャップを規定する。すなわち、活性領域における第１のドーピング材料の密度が高く規定されればされるほど、第２のバンドギャップが大きくなる。
【0030】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、移行領域の幅は、最大でも活性領域の厚さと同じ大きさである。移行領域の幅は、例えば、縁部領域から中央領域までの横方向における最小の距離である。移行領域は、例えば少なくとも２ｎｍ、最大で５００ｎｍの幅を有する。
【0031】
半導体本体がバリア層を有する場合には、移行領域の幅は、最大でも活性領域の厚さおよびバリア層の厚さと同じ大きさである。
【0032】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、中央領域における活性領域は、第１のドーピング材料を含まない。とりわけ、中央領域における活性領域は、第１のドーピング材料を実質的に含まない。ここでの第１のドーピング材料を実質的に含まないとは、中央領域における活性領域における第１のドーピング材料の密度が、縁部領域における活性領域における第１のドーピング材料の密度の最大でも５％、とりわけ最大でも１％に相当することを意味する。
【0033】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、第１のドーピング材料は、ｐ型ドーピング材料を含む。例えば、第１のドーピング材料は、ＺｎもしくはＳｉを含むか、またはＺｎもしくはＳｉから成る。
【0034】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の半導体領域は、第２のドーピング材料を含む。第２のドーピング材料の密度は、例えば、縁部領域および中央領域における第２の半導体領域におけるバンドギャップ、とりわけ第３のバンドギャップを規定する。
【0035】
第２の半導体領域における第２のドーピング材料の密度は、例えば１ｃｍ３当たり少なくとも１０１６、とりわけ１ｃｍ３当たり少なくとも１０１７である。とりわけ、第２の半導体領域における第２のドーピング材料の密度は、縁部領域と中央領域とにおいて実質的に同じである。ここでの実質的に同じとは、第２のドーピング材料の密度が、第２の半導体領域における横方向および／または垂直方向において、第２の半導体領域における第２のドーピング材料の密度の平均値から５％以下、とりわけ１％以下しか偏差しないことを意味する。
【0036】
第２のドーピング材料は、例えばｐ型ドーピング材料を含む。この場合には、第２のドーピング材料は、ＭｇもしくはＺｎを含むか、またはＭｇもしくはＺｎから成る。
【0037】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、第２のドーピング材料と第１のドーピング材料とは、同じである。とりわけ、第１のドーピング材料および第２のドーピング材料は、Ｚｎである。
【0038】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の半導体領域は、第１のドーピング材料を含まない。とりわけ、第２の半導体領域は、第１のドーピング材料を実質的に含まない。ここでの第１のドーピング材料を実質的に含まないとは、第２の半導体領域における第１のドーピング材料の密度が、縁部領域における活性領域における第１のドーピング材料の密度の最大でも５％、とりわけ最大でも１％であることを意味する。
【0039】
代替的または追加的に、第１の半導体領域は、第１のドーピング材料を含まない。とりわけ、第１の半導体領域は、第１のドーピング材料を実質的に含まない。ここでの第１のドーピング材料を実質的に含まないとは、第１の半導体領域における第１のドーピング材料の密度が、縁部領域における活性領域における第１のドーピング材料の密度の０．１％未満であることを意味する。
【0040】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、活性領域は、第２のドーピング材料を含まない。ここでの第２のドーピング材料を実質的に含まないとは、活性領域における第２のドーピング材料の密度が、第２の半導体領域における第２のドーピング材料の密度の最大でも５％、とりわけ最大でも１％であることを意味する。
【0041】
放射放出半導体本体の少なくとも１つの実施形態によれば、縁部領域における活性領域のバンドギャップは、中央領域よりも少なくとも５０ｍｅＶ、最大で１５０ｍｅＶだけ大きい。すなわち、第１のバンドギャップは、第２のバンドギャップよりも少なくとも５０ｍｅＶ～最大で１５０ｍｅＶだけ大きい。例えば、第１のバンドギャップは、第２のバンドギャップよりも約８０ｍｅＶだけ大きい。
【0042】
さらに、放射放出半導体チップが提示される。したがって、放射放出半導体チップに関連して開示された全ての特徴および実施形態は、放射放出半導体との関連においても開示されており、またその逆も同様である。
【0043】
少なくとも１つの実施形態によれば、放射放出半導体チップは、本明細書において説明される放射放出半導体本体を含む。放射放出半導体チップは、例えば発光ダイオード、略してＬＥＤである。
【0044】
とりわけ、放射放出半導体チップは、マイクロＬＥＤである。放射放出半導体チップがマイクロＬＥＤである場合には、放射放出半導体チップは、最大で１００μｍ、とりわけ最大で５０μｍまたは１０μｍの横方向の広がりを有する。
【0045】
少なくとも１つの実施形態によれば、放射放出半導体チップは、第１の半導体領域上に配置された第１のコンタクト層を含む。第１のコンタクト層は、電荷担体を、例えば第１の半導体領域に導入するように構成されている。
【0046】
少なくとも１つの実施形態によれば、放射放出半導体チップは、第２の半導体領域上に配置された第２のコンタクト層を含む。第２のコンタクト層は、電荷担体を、例えば第２の半導体領域に導入するように構成されている。
【0047】
第１のコンタクト層および／または第２のコンタクト層は、例えば、透明導電性金属または透明導電性酸化物（英語：transparent conductive oxide、略してＴＣＯ）を有する。ＴＣＯは、導電性の透明な材料であり、例えば、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化カドミウム、酸化チタン、酸化インジウム、および／または酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含む。
【0048】
代替的に、第２のコンタクト層は、例えば、反射性の導電性金属を有することが可能である。この場合には、第２のコンタクト層は、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔのうちの１つまたは複数を含むか、またはこれらの材料のうちの１つまたは複数から成る。
【0049】
さらに、第２のコンタクト層上にミラー層を配置することが可能である。とりわけ、第２のコンタクト層、および／または放出される電磁放射のためのミラー層は、少なくとも９０％、とりわけ少なくとも９５％の反射率を有する。
【0050】
放射放出半導体チップの少なくとも１つの実施形態によれば、第２のコンタクト層は、支持体上に配置されている。第２のコンタクト層は、支持体と、例えば導電的にコンタクトしている。
【0051】
支持体は、例えば、プラスチック、金属、および／またはセラミック金属から形成されているか、またはこれらから成る。支持体は、例えば、回路基板、プリント回路基板（英語：printed circuit board、略してＰＣＢ）、またはリードフレーム（英語：leadframe）であるか、またはこれらを含む。
【0052】
さらに、放射放出半導体本体を製造するための方法が提示され、本方法を用いて、とりわけ、本明細書において説明される放射放出半導体本体を製造することができる。したがって、放射放出半導体本体に関連して開示された全ての特徴および実施形態は、方法との関連においても開示されており、またその逆も同様である。
【0053】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の導電型を有する第１の半導体領域が提供される。
【0054】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第１の半導体領域上に活性領域が被着される。とりわけ、活性領域は、第１の半導体領域上にエピタキシャルに被着される。
【0055】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、製造されるべき半導体本体の縁部領域における活性領域のバンドギャップが拡大される。例えば、縁部領域におけるバンドギャップを拡大させるために、活性領域がドーピングされる。ドーピングにより、縁部領域における活性領域において、例えば空格子点が生成される。空格子点は、例えば縁部領域における活性領域のバンドギャップを規定するように構成されている。
【0056】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の導電型を有する第２の半導体領域が被着される。とりわけ、第２の半導体領域は、活性領域上にエピタキシャルに成長させられる。例えば、第２の半導体領域は、活性領域のドーピング後に被着される。
【0057】
活性領域のドーピング後に第２の領域を成長させることにより、活性層におけるドーピングされる縁部領域の幅を、横方向において特に小さく形成することができる。これによって有利には、横方向の広がりが特に小さい半導体本体を製造することができる。このような半導体本体は、１００ｎｍ以上～１０μｍ以下の間の横方向の最大の広がりを有することができる。
【0058】
とりわけ、本明細書において説明される方法では、まず始めに、第１の半導体領域が提供される。例えば、提供後、活性領域が被着される。縁部領域における活性領域のバンドギャップが拡大された後、とりわけ、第２の半導体領域の被着が後続する。
【0059】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、活性領域のバンドギャップを拡大させるためにドーピングが実施され、活性領域のドーピング時に、縁部領域における活性領域に第１のドーピング材料が導入される。例えば、ｐ型ドーピング材料が、気相、液相、または固相から縁部領域における活性領域に拡散される。
【0060】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、活性領域のドーピング前に、縁部領域がマスクを含まないように、活性領域上にマスクが被着される。マスクは、例えば中央領域、および中央領域と縁部領域との間に配置された移行領域を覆っている。
【0061】
マスクは、とりわけ、このマスクを通して第１のドーピング材料が活性領域に拡散することが不可能となるように構成されている。したがって、マスクは、とりわけ第１のドーピング材料に対して透過性ではない。
【0062】
例えば、活性領域が被着された後、活性領域上に中間層が全面的に成長させられる。中間層は、例えばＧａＡｓのような半導体複合材料である。
【0063】
中間層は、例えば活性領域のドーピング前に、活性領域の縁部領域またはバリア層の縁部領域が露出させられるように構造化される。このような構造化は、リソグラフィ法によって実施可能である。この場合には、構造化された中間層がマスクを形成する。
【0064】
代替的または追加的に、中間層上にさらなる中間層を被着させることも可能である。さらなる中間層は、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮ、またはＳｉＯｎである。この場合には、マスクは、さらなる中間層である。この場合には、中間層を、活性領域にわたって全面的に配置し、さらなる中間層を、もっぱら完全に中央領域および移行領域のみに配置することが可能である。
【0065】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の半導体領域の被着前に、マスクが除去される。マスクがさらなる中間層によって形成されている場合には、第２の半導体領域の被着前に中間層も同様に除去することができる。とりわけ、中間層とさらなる中間層とは、１つの共通の方法ステップにおいて除去される。中間層は、または中間層とさらなる中間層とは、例えば湿式化学エッチングプロセスによって、例えばクエン酸の使用によって除去される。
【0066】
好ましくは、中間層は、活性領域を、とりわけドーピング時における外部影響から少なくとも部分的に保護する。これにより、マスクの除去後、第２の半導体領域を活性領域上に特に良好に被着させることができる。
【0067】
本方法の少なくとも１つの実施形態によれば、第２の半導体領域は、被着時に第２のドーピング材料によってドーピングされる。この場合には、第２の半導体領域は、活性領域のドーピングとは独立して生成される。さらに、第２の半導体領域を、第１の半導体領域の生成とは独立して生成することができる。したがって、有利には、第２の半導体領域を、とりわけ第１の半導体領域の成長系とは異なる成長系で生成およびドーピングすることができる。これによって有利には、ドーパントのキャリーオーバーを最小化することができ、第２の半導体領域を、特に薄く形成することができる。
【0068】
以下では、放射放出半導体本体と、放射放出半導体チップと、放射放出半導体本体を製造するための方法とを、実施例および対応する図面に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0069】
【図1】１つの実施例による半導体本体を製造する際の方法段階の概略断面図である。
【図2】１つの実施例による半導体本体を製造する際の方法段階の概略断面図である。
【図3】１つの実施例による半導体本体を製造する際の方法段階の概略断面図である。
【図4】１つの実施例による放射放出半導体チップの概略断面図である。
【0070】
同じ、同種の、または同じ作用の要素には、複数の図面において同じ参照符号が付されている。図面と、図面に図示されている要素の相互の寸法比とは、必ずしも縮尺通りであるとみなされるべきではない。むしろ、個々の要素は、より良好な描写性および／またはより良好な理解のために誇張して大きく図示されている場合がある。
【0071】
図１、図２、および図３の実施例による方法では、図１によれば、第１の導電型を有する第１の半導体領域２が提供される。第１の半導体領域２は、例えばｎ型ドーピングされて形成されている。さらに、第１の半導体領域２は、例えば基板１２上にエピタキシャルに生成されている。基板１２は、とりわけ第１の半導体領域２の成長基板である。
【0072】
さらなるステップでは、第１の半導体領域２上に活性領域４が、とりわけ全面的に被着される。さらに、活性領域４上にバリア層８が、とりわけ全面的に被着される。例えば、活性領域４は、第１の半導体領域２上にエピタキシャルに被着される。さらに、バリア層８は、例えば活性領域４上にエピタキシャルに被着される。
【0073】
さらに、バリア層８が被着された後、バリア層８上に中間層９が、とりわけ全面的に被着される。例えば、中間層９も、エピタキシャルに被着される。
【0074】
活性領域４およびバリア層８は、とりわけリン化インジウムガリウムアルミニウムを含み、中間層９は、とりわけヒ化ガリウムを含む。さらに、第１の半導体領域２は、とりわけリン化インジウムアルミニウムを含む。
【0075】
次いで、中間層９が、図２に概略的に示されているように構造化される。中間層９は、例えばリソグラフィプロセスによって構造化される。構造化後、構造化された中間層９は、製造されるべき半導体本体１のもっぱら中央領域６および移行領域７だけを覆っている。すなわち、バリア層８は、中央領域６を完全に包囲する縁部領域５において中間層９を除去することにより露出させられる。
【0076】
次いで、中央領域６における中間層９上にさらなる中間層１０を、とりわけ全面的に被着させることができる。代替的に、中間層９が構造化される前に、中間層９上にさらなる中間層１０を、とりわけ全面的に被着させることも可能である。この場合には、中間層９とさらなる中間層１０とは、例えばリソグラフィプロセスによって構造化され、これによってバリア層８は、縁部領域５において露出させられる。
【0077】
中間層９とさらなる中間層１０とは、マスク１１を形成する。さらなるステップでは、活性領域４が、縁部領域５において第１のドーピング材料１３によってドーピングされる。マスク１１は、ここでは第１のドーピング材料１３が中央領域６に拡散することを阻止する。しかしながら、このステップでは、第１のドーピング材料１３は、横方向において部分的にマスク１１の下方に拡散する可能性がある。
【0078】
この場合には、縁部領域５における活性領域４は、中央領域６における第１のドーピング材料１３の密度よりも高い第１のドーピング材料１３の密度を有する。これにより、縁部領域５における活性領域４は、中央領域６におけるバンドギャップよりも約８０ｍｅＶだけ大きいバンドギャップを有する。
【0079】
第１のドーピング材料１３は、横方向において部分的にマスク１１の下方にも拡散されているので、活性領域４における第１のドーピング材料１３の密度は、縁部領域５から中央領域６まで連続的に減少する。第１のドーピング材料１３がマスク１１の下方に拡散している領域は、移行領域７に相当する。移行領域７は、横方向において縁部領域５と中央領域６との間に配置されている。
【0080】
移行領域７の幅は、最大でも活性領域４の厚さおよびバリア層８の厚さと同じ大きさである。すなわち、第１のドーピング材料１３は、横方向において最大でも活性領域４の厚さおよびバリア層８の厚さと同じ幅まで、マスク１１の下方の活性領域４に拡散することができる。
【0081】
図３に概略的に示されているさらなる方法ステップにおいて、マスク１１は、エッチングプロセスによって除去される。マスク１１、とりわけ中間層９およびさらなる中間層１０は、バリア層８が完全に露出させられるように除去される。
【0082】
次いで、露出させられたバリア層８上に、第２の導電型を有する第２の半導体領域３が被着される。第２の半導体領域３は、例えばｐ型ドーピングされて形成されている。第２の半導体領域３は、とりわけバリア層８上にエピタキシャルに被着される。さらに、第２の半導体領域３は、被着時に第２のドーピング材料１４によってドーピングされる。
【0083】
例えば、第１のドーピング材料１３と第２のドーピング材料１４とは、互いに異なっている。この場合には、第１のドーピング材料１３は、Ｚｎによって形成可能であり、第２のドーピング材料１４は、Ｍｇによって形成可能である。とりわけ、その場合、第２の半導体領域３は、第１のドーピング材料１３を含まない。
【0084】
代替的に、第１のドーピング材料１３と第２のドーピング材料１４とは、同じである。この場合には、第１のドーピング材料１３および第２のドーピング材料１４は、Ｚｎによって形成されている。
【0085】
ドーピング材料１３と１４とがそれぞれ異なる場合または同じである場合には、第２の半導体領域３は、活性領域４とは異なり、縁部領域５と中央領域６とにおける横方向および／または垂直方向において同じバンドギャップを有する。
【0086】
第２の半導体領域３が被着された後、第２の半導体領域３上にはさらに、第２の半導体領域３を不動態化するための終端層１５が成長させられる。終端層１５は、例えばＧａＡｓのような半導体材料を含む。
【0087】
次いで、第１の半導体領域２から基板１２を剥離することができる（ここでは図示せず）。
【0088】
図４の実施例による放射放出半導体チップ１６は、例えば、図１～図３に関連して説明された方法を用いて製造された放射放出半導体本体１を含む。放射放出半導体本体１は、第１の半導体領域２、第２の半導体領域３、および第１の半導体領域２と第２の半導体領域３との間に配置された活性領域４を含む。この場合には、例えば図１～図３に関連して示されているように、第１の半導体領域２から基板１２が除去されている。
【0089】
第１の半導体領域２上には、第１のコンタクト層１７が配置されている。さらに、第２の半導体領域３上には、第２のコンタクト層１８が配置されている。
【0090】
さらに、第２のコンタクト層１８は、支持体１９上に配置されている。第２のコンタクト層１８は、支持体１９と導電的にコンタクトしている。
【0091】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０２０１０６１１３号の優先権を主張するものであり、その開示内容を、参照により本明細書に援用するものとする。
【0092】
図面に関連して説明された特徴および実施例は、さらなる実施例によれば、全ての組み合わせが明示的に記載されていなくとも相互に組み合わせ可能である。さらに、図面に関連して説明された実施例は、追加的にまたは代替的に、本明細書の総論部分によるさらなる特徴を有することができる。
【0093】
本発明は、実施例に基づく説明によってこれらの実施例に限定されるわけではない。むしろ、本発明は、とりわけ特許請求の範囲に記載された特徴の任意の組み合わせを含む、任意の新しい特徴および特徴の組み合わせを、これらの特徴または組み合わせそのものが特許請求の範囲または実施例に明示的に記載されていない場合であっても含む。
【符号の説明】
【0094】
１ 放射放出半導体本体
２ 第１の半導体領域
３ 第２の半導体領域
４ 活性領域
５ 縁部領域
６ 中央領域
７ 移行領域
８ バリア層
９ 中間層
１０ さらなる中間層
１１ マスク
１２ 基板
１３ 第１のドーピング材料
１４ 第２のドーピング材料
１５ 終端層
１６ 放射放出半導体チップ
１７ 第１のコンタクト層
１８ 第２のコンタクト層
１９ 支持体
２ 第１の半導体領域
３ 第２の半導体領域
４ 活性領域
５ 縁部領域
６ 中央領域
７ 移行領域
８ バリア層
９ 中間層
１０ さらなる中間層
１１ マスク
１２ 基板
１３ 第１のドーピング材料
１４ 第２のドーピング材料
１５ 終端層
１６ 放射放出半導体チップ
１７ 第１のコンタクト層
１８ 第２のコンタクト層
１９ 支持体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2022-10-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
放射放出半導体本体（１）であって、当該放射放出半導体本体（１）は、
第１の導電型の第１の半導体領域（２）、
第２の導電型の第２の半導体領域（３）、および
前記第１の半導体領域（２）と前記第２の半導体領域（３）との間の活性領域（４）
を有し、
前記活性領域は、ＩｎＧａＡｌＰを含み、
前記第１の導電型は、ｎ導電型に形成されており、前記第２の導電型は、ｐ導電型に形成されており、
前記半導体本体（１）の縁部領域（５）における前記活性領域（４）は、前記半導体本体（１）の中央領域（６）よりも大きなバンドギャップを有し、
前記縁部領域（５）における前記活性領域（４）は、第１のドーピング材料（１３）を含み、
前記第２の半導体領域（３）のバンドギャップは、前記縁部領域（５）と前記中央領域（６）とにおいて同じである、
放射放出半導体本体（１）。
【請求項2】
前記縁部領域（５）と前記中央領域（６）との間の前記半導体本体（１）の移行領域（７）における前記第１のドーピング材料（１３）の密度は、横方向において連続的に減少し、前記移行領域（７）の幅は、最大でも前記活性領域（４）の厚さと同じ大きさである、
請求項１記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項3】
前記中央領域（６）における前記活性領域（４）は、前記第１のドーピング材料（１３）を含まない、請求項２記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項4】
前記第１のドーピング材料（１３）は、ｐ型ドーピング材料を含む、請求項１記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項5】
前記第２の半導体領域（３）は、第２のドーピング材料（１４）を含む、請求項１記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項6】
前記第２のドーピング材料（１４）と前記第１のドーピング材料（１３）とは、同じである、請求項５記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項7】
前記第２の半導体領域（３）は、前記第１のドーピング材料（１３）を含まない、請求項１記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項8】
前記活性領域（４）は、前記第２のドーピング材料（１４）を含まない、請求項７記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項9】
前記縁部領域（５）における前記活性領域（４）のバンドギャップは、前記中央領域（６）よりも少なくとも５０ｍｅＶ～最大で１５０ｍｅＶだけ大きい、請求項１記載の放射放出半導体本体（１）。
【請求項10】
放射放出半導体チップであって、当該放射放出半導体チップは、
請求項１記載の放射放出半導体本体（１）、
第１の半導体領域（２）上に配置された第１のコンタクト層、および
第２の半導体領域（３）上に配置された第２のコンタクト層
を有する、放射放出半導体チップ。
【請求項11】
前記第２のコンタクト層は、支持体上に配置されている、請求項１０記載の放射放出半導体チップ。
【請求項12】
放射放出半導体本体（１）を製造するための方法であって、当該方法は、
第１の導電型を有する第１の半導体領域（２）を提供するステップであって、前記第１の導電型は、ｎ導電型に形成されており、かつ第２の導電型は、ｐ導電型に形成されている、ステップと、
前記第１の半導体領域（２）上に活性領域（４）を被着させるステップであって、前記活性領域は、ＩｎＧａＡｌＰを含む、ステップと、
製造されるべき前記半導体本体（１）の縁部領域（５）における前記活性領域（４）のバンドギャップを、前記縁部領域（５）のドーピングによって拡大させるステップと、
前記活性領域（４）のドーピング後に、前記第２の導電型を有する第２の半導体領域（３）を被着させるステップと
を有する、方法。
【請求項13】
前記活性領域（４）のドーピング時に、前記縁部領域（５）における前記活性領域（４）に第１のドーピング材料（１３）が導入される、請求項１２記載の方法。
【請求項14】
前記活性領域（４）のドーピング前に、前記縁部領域（５）がマスクを含まないように、前記活性領域（４）上にマスク（１１）が被着される、請求項１３記載の方法。
【請求項15】
前記第２の半導体領域（３）の被着前に、前記マスク（１１）が除去される、請求項１４記載の方法。
【請求項16】
前記第２の半導体領域（３）は、被着時に第２のドーピング材料（１４）によってドーピングされる、請求項１２記載の方法。
【国際調査報告】