[发明专利]用于发射辐射的半导体器件的生长结构和发射辐射的半导体器件

说明书

提出一种用于发射辐射的半导体器件(10)的生长结构(1)，其包括：‑包含基于砷化物化合物半导体的材料的半导体衬底(2)，‑设置在所述半导体衬底(2)上且包含基于砷化物化合物半导体的材料的缓冲结构(3)，以及‑具有至少一个n掺杂层(5)的缓冲层(4)，其中所述n掺杂层(5)包含氧。此外，提出一种具有生长结构(1)的发射辐射的半导体器件(10)。

提出一种用于发射辐射的半导体器件的生长结构，该生长结构尤其包含基于砷化物化合物半导体的材料。

由GaAs构成的生长衬底是已知的，该生长衬底存在相对较高的位错密度的问题。虽然硅晶片通常具有低于100cm^-2的非常低的位错密度，但在GaAs晶片中的位错密度却为10⁵cm^-2。在此，GaAs衬底中出现的位错能够进一步迁移到生长的半导体结构的位于该GaAs衬底之上的层中。因此，在具有这种半导体结构或这种发光二极管结构的发射辐射的半导体器件中，能够在操作中出现自发故障和加剧的老化。迄今为止使用的缓冲层或ELOG(“外延横向过度生长”)掩蔽层不能防止该问题，或者仅能够通过相当大的花费来防止该问题。

当前，要实现的目的在于：在制造费用可接受的情况下提出具有改进的晶体质量的生长结构或发射辐射的半导体器件。该目的尤其通过具有独立主题权利要求的特征的生长结构或发射辐射的半导体器件来实现。

生长结构或发射辐射的半导体器件的有利的改进方案是从属权利要求的主题。

提出一种用于发射辐射的半导体器件的生长结构。该生长结构尤其适用于激光二极管。根据至少一个实施方式，生长结构包括半导体衬底，该半导体衬底包含基于砷化物化合物半导体的材料。此外，生长结构具有缓冲结构，该缓冲结构设置在半导体衬底上并且包含基于砷化物化合物半导体的材料。

“基于砷化物化合物半导体”在本文中表示：如此描述的结构或该结构的一部分优选地包括Al_nGa_mIn_1-n-mAs，其中0≤n≤1、0≤m≤1和n+m≤1。此时，该材料不必强制性具有根据上式的数学上精确的组成。更确切地说，该材料能够具有基本上不改变材料的物理特性的一种或更多种掺杂材料以及附加的组成部分。

根据至少一个实施方式，将由GaAs构成的半导体衬底用于生长结构。基于砷化物化合物半导体的半导体衬底或基于砷化物化合物半导体的生长结构特别适用于制造基于砷化物化合物半导体或磷化物化合物半导体的发射辐射的半导体器件。

缓冲结构包括缓冲层，该缓冲层具有含有氧的至少一个n掺杂层。至少一个n掺杂层因此是含氧的。此时，n掺杂层中氧的物质量占比为10¹⁵cm^-3至10¹⁹cm^-3。特别地，n掺杂层中的氧的物质量占比大于10¹⁵cm^-3并且至多为10¹⁹cm^-3。在此，氧-例如如掺杂材料一样-能够嵌入到n掺杂层的晶体结构中，有利地，n掺杂层中的氧有助于补偿半导体衬底的位错密度。

在一个优选的设计方案中，n掺杂的含氧层中的氧的物质量占比为10¹⁷cm^-3至10¹⁸cm^-3。换言之，物质量占比能够为至少100ppm且至多20000ppm。在此，高达10％的偏差也是完全可容忍的。如果物质量占比在所给出的范围内，大部分的位错线可能折弯，使得它们无法到达生长衬底的设置用于生长发光二极管结构的表面。

优选地，缓冲层或缓冲结构整体上是n掺杂的，这在发射辐射的半导体器件操作时确保了缓冲层或缓冲结构的导电性。特别地，利用相同的掺杂材料对包含在缓冲结构中的多个层进行n掺杂。