[发明专利]光电子半导体芯片

说明书

技术领域

本发明提出了一种光电子半导体芯片。

背景技术

发明内容

待实现的目的是提出一种光电子半导体芯片，其中半导体层序列的支承体不起到寄生的波导的作用。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施形式，所述光电子半导体芯片包括支承体和设置在支承体上的半导体层序列。支承体特别能够是生长衬底，在所述生长衬底上外延地生长有半导体层序列。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施形式，半导体层序列基于氮化物化合物半导体材料。这就是说，在本上下文中，半导体层序列或其至少一部分、尤其至少一个有源区和/或例如是支承体的生长衬底具有氮化物化合物半导体材料、优选具有Al_nGa_mIn_1-n-mN，或由上述物质组成，其中0≤n≤1、0≤m≤1并且n+m≤1。在此，所述材料不必强制地具有根据上述公式的数学的精确的组成。更确切地说，所述材料例如能够具有一个或多个掺杂物质以及附加的成分。然而，为了简便，上述公式只包括晶格的重要成分，即Al、Ga、In和N，即使所述成分能够部分地通过少量的其他物质代替和/或补充。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，半导体层序列包括设置用于产生电磁辐射的有源区。有源区优选包括至少一个pn结或一个和十个之间的、包括边界值的量子膜，尤其优选一个和五个之间的、包括边界值的量子膜，或一个和三个之间的、包括边界值的量子膜。术语量子膜尤其包括与量子化维度无关的量子结构。优选地，量子膜包含InGaN。在工作时产生的辐射的波长尤其处于紫外的或可见的光谱区域中，例如在340nm和600nm之间，包括边界值，尤其在390nm和540nm之间，包括边界值。在有源区中产生的电磁辐射优选是相干辐射，即激光辐射。换言之，半导体芯片能够是激光二极管芯片。因此，有源区是在其中出现光学加强的区域。有源区的折射率的虚部能够小于零。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，有源区的平均铟含量处于0.5％和15％之间，包括边界值。尤其，在此考虑有源区的直至300nm地围绕位于中心的、产生光的区域对称的含铟层。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，存在至少在两个相邻的量子膜之间的、优选在所有相邻的量子膜之间的阻挡层，其优选基于InGaN。所述阻挡层尤其具有0.01％和20％之间的铟含量，包括边界值，优选0.01％和10％之间的铟含量，包括边界值。有源区4的量子膜之间的阻挡层的层厚尤其处于0.1nm和30nm之间，优选在0.1nm和15nm之间，尤其优选在1nm和10nm之间，其中包括边界值。

根据光电子半导体芯片的至少一个实施形式，半导体层序列包括至少一个波导层。优选地，半导体层序列包括两个波导层，在所述两个波导层之间存在有源区。波导层尤其是这样的层，其间接地或直接地邻接在有源区上，并且其具有大于或等于支承体的折射率的折射率。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，通过至少一个波导层和通过有源区形成波导，在所述波导中引导光学模式。所述波导能够是二维的或一维的波导。在二维波导的情况下，将在有源区中产生的辐射在平面中引导，在一维波导的情况下，沿着直线引导。引导的模式涉及基本模式，例如涉及所谓的TEM₀₀。优选地，波导构造为，使得在波导中的半导体芯片的常规使用中只引导基本模式。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，包层邻接到一个所述波导层上或邻接到两个所述波导层上。包层分别位于一个波导层的或多个波导层的背离有源区的侧上。包层能够是p掺杂的或n掺杂的。包层尤其是这样的层，其间接地或直接地邻接到波导层上，其中包层的折射率小于支承体的折射率，并且从而也小于波导层的折射率。

根据半导体芯片的至少一个实施形式，从远离有源区的几何中心的方向上看，包层在半导体层序列中从如下位置起始，在所述位置处铝含量初次大于零或大于0.01％或大于0.1％或大于1％。如果在波导的内部安置阻挡层，那么在确定包层的起始部时，这些典型地具有最高50nm的厚度的所述阻挡层不考虑在内。例如，在远离有源区的几何中心的方向上，包层的起始部是半导体层序列的具有至少100nm厚度的和连续的、不为零的铝含量的部分区域。包层也能够在超晶格、英语Superlattice中起始，所述超晶格例如通过具有AlGaN/GaN或AlGaN/AlGaN或AlInGaN/GaN的交替的层形成，其中超晶格的单个层具有优选最高20nm或最高10nm或最高5nm的厚度，并且超晶格尤其具有至少100nm或至少200nm的厚度。