[发明专利]光电子半导体芯片以及基于AlGaN的中间层的应用

说明书

提出了一种具有基于AlGaN的中间层的光电子半导体芯片。还提出了基于AlGaN的中间层的一种应用。

待解决的问题是，提出一种对流体化学品具有高的不可透过性的光电子半导体芯片。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，该光电子半导体芯片包含基于GaN、InGaN、AlGaN和/或InAlGaN的、特别是外延生长的半导体层序列。“基于”表示所述半导体层序列主要包含至少一种所述材料或由其制成。但不排除，半导体层序列可以包含较少量的其他材料、特别是掺杂物。

根据半导体芯片的至少一个实施方式，半导体层序列包含p掺杂的层序列、n掺杂的层序列以及位于p掺杂的层序列和n掺杂的层序列之间的有源区。术语“层序列”在此不排除，所述层序列只包含单个的、在物理特性上均匀的层。

“层”尤其应理解为如下区域，该区域沿与半导体层序列的生长方向垂直的方向在整个半导体层序列上或者在半导体层序列的大部分、例如超过80%上延伸。层可以是半导体层序列的平面状一体式成形的、垂直于生长方向定向的、具有特定物理特性（例如特定的材料组成）的区域。不同的层或区域可以通过清晰的过渡部在平行于生长方向的方向上互相分离。清晰的过渡部尤其表示，层或区域之间的过渡区域在其物理特性（例如材料组成）方面在制造公差范围内和/或为晶体结构的最多五个单层、尤其最多两个单层。

根据所述光电子半导体芯片的至少一个实施方式，有源区构建为在半导体芯片工作中产生紫外、可见和/或近红外光谱范围内的电磁辐射。在半导体芯片工作期间由有源区产生的辐射的主波长尤其在380nm和550nm之间（包括边界值）。主波长是如下波长，在该波长处，在有源区产生的辐射具有每纳米光谱宽度的最大强度。由半导体芯片发出的，在有源区产生的辐射另外优选是非相干辐射。换句话说，半导体芯片于是构造成发光二极管，而不构造成激光二极管或超发光二极管。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，半导体层序列包含基于Al_xGa_1-xN的中间层。x在此大于0并小于1。换句话说，中间层是基于GaN的层，其中由Al原子占据了一定份额的Ga格点。中间层与n掺杂的层序列位于有源区的同一侧。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，中间层或中间层之一未掺杂。“未掺杂”尤其表示，掺杂物浓度小于5×10¹⁶/cm³。中间层可以与n掺杂的层序列直接邻接。换句话说，中间层的材料于是与n掺杂的层序列的n掺杂材料直接接触。中间层优选位于半导体层序列内部，从而中间层未在平行于生长方向的方向上形成半导体层序列的边界面。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，中间层或中间层的至少一个位于n掺杂的层序列内部并且本身是n掺杂的。“中间层位于n掺杂的层序列内部”表示，所述中间层在两侧均邻接n掺杂的层序列的其它n掺杂区域。于是未通过中间层来在平行于生长方向的方向上形成n掺杂的层序列的边界面。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施方式，中间层的化学品比透过率低于半导体层序列的与中间层邻接的区域或层的化学品比透过率。该至少一个中间层尤其具与整个半导体层序列或整个n掺杂的层序列的最小化学品比透过率对应的化学品比透过率。“化学品比透过率”尤其表示在特定的层厚度和特定的时间间隔下对粘度特别低的流体的透过率。“低粘度”可以表示流体的粘度最高为2.5mPas。在此所指的尤其是不分解中间层的流体或化学品。例如，特别是与剩余的半导体层序列相比，中间层对流体化学品、例如硝酸是不可透过的。中间层优选同样对蒸汽是不可透过的。另外，中间层优选阻止金属例如银的扩散，或者，中间层不被扩散的金属穿透或与半导体层序列的其它层相比被减少地穿透。

在光电子半导体芯片的至少一个实施方式中，它包含基于GaN、InGaN、AlGaN和/或InAlGaN的、优选外延生长的半导体层序列。半导体层序列包含p掺杂的层序列、n掺杂的层序列和有源区，有源区设置用于产生电磁辐射并位于p掺杂的层序列和n掺杂的层序列之间。另外，此外，半导体层序列包含至少一个基于Al_xGa_1-xN的、未掺杂或n掺杂的中间层，其中0<x<1。中间层优选位于半导体层序列的内部，并且特别是对于粘度较低的流体尤其具有比半导体层序列的与中间层邻接的区域或层的化学品比透过率低的化学品比透过率。