DE10260937A1 - Radiation-emitting semiconductor body and method for its production - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper, der eine Pufferschicht (1) mit einer Haupterstreckungsebene (2) und einer Oberfläche (3), die in lateraler Richtung in Normalbereiche (N) und Defektbereiche (D) unterteilt ist, wobei in den Defektbereichen (D) das darunterliegende Kristallgefüge (12) Defekte aufweist, enthält. Die Oberfläche (3) der Pufferschicht (1) ist in den Normalbereichen (N) parallel zur Haupterstreckungsebene (2) ausgebildet und in den Defektbereichen (D) in schräg zur Haupterstreckungsebene (2) angeordnete Facetten (4a, 4b) unterteilt. Auf die Oberfläche (3) der Pufferschicht ist mindestens ein Quantenfilm (5) mit einer Bandlücke, die in den Defektbereichen (D) größer ist als in den Normalberiechen (N), aufgebracht. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Herstellungsverfahren für einen entsprechenden Halbleiterkörper.The invention relates to a radiation - emitting semiconductor body which has a buffer layer (1) with a main extension plane (2) and a surface (3) which is divided in the lateral direction into normal areas (N) and defect areas (D), the defect areas ( D) the underlying crystal structure (12) has defects. The surface (3) of the buffer layer (1) is formed in the normal areas (N) parallel to the main extension plane (2) and in the defect areas (D) divided into facets (4a, 4b) arranged obliquely to the main extension plane (2). At least one quantum film (5) with a band gap which is larger in the defect areas (D) than in the normal areas (N) is applied to the surface (3) of the buffer layer. Furthermore, the invention relates to a manufacturing method for a corresponding semiconductor body.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Herstellungsverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 sowie ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement.The invention relates to a radiation-emitting semiconductor body according to the preamble of Claim 1, a manufacturing method according to the preamble of claim 8 and a radiation-emitting semiconductor device.

Gattungsgemäße Halbleiterkörper weisen oftmals eine sogenannte Heteroschichtstruktur aus unterschiedlichen, in der Regel verwandten Halbleitermaterialien auf. Zur Herstellung derartiger Halbleiterkörper dienen bevorzugt Epitaxieverfahren, bei denen die einzelnen Schichten des Halbleiterkörpers auf ein geeignetes Substrat nacheinander aufgewachsen werden. Im Hinblick auf eine hohe kristalline Qualität der Halbleiterschichten ist es hierbei wesentlich, daß das Kristallgitter des Substrats an das Kristallgitter der auf zuwachsenden Halbleiterschichten möglichst gut angepaßt ist bzw. die sogenannte Gitterfehlanpassung so gering wie möglich gehalten wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß als Substrat ein Halbleitervolumenkristall aus dem Material der darauf auf zuwachsenden Schicht verwendet wird.Generic semiconductor bodies often have a so-called heterolayer structure made of different, in usually related semiconductor materials. For the production such semiconductor body Epitaxial processes are preferred, in which the individual layers of the semiconductor body a suitable substrate can be grown one after the other. With regard to a high crystalline quality of the semiconductor layers, it is essential that the crystal lattice of the substrate to the crystal lattice of the growing semiconductor layers if possible well adapted or the so-called lattice mismatch is kept as low as possible. This can be achieved, for example, by using the substrate a semiconductor bulk crystal made of the material of the layer to be grown on it is used.

Allerdings stehen bei gewissen Halbleitermaterialsystemen derartige Halbleitervolumenkristalle derzeit nicht zur Verfügung oder sind nur mit großem technischem Aufwand herstellbar, so daß sogenannte Fremdsubstrate aus einem anderen Halbleitermaterial herangezogen werden.However, with certain semiconductor material systems such semiconductor bulk crystals are not currently available or are only with big technical effort can be produced, so that so-called foreign substrates can be used from another semiconductor material.

Bei manchen Halbleitermaterialsystemen, insbesondere Nitridverbindungshalbleitern, weisen die verwendbaren Fremdsubstrate eine vergleichsweise große Gitterfehlanpassung auf. Dies führt bei den hierauf aufgewachsenen Halbleiterschichten zu einer relativ großen Zahl von Defekten in Form von Fehlanpassungs-Versetzungen. Diese Defekte können als nichtstrahlende Rekombinationszentren wirken, an denen Ladungsträger strahlungslos rekombinieren. Bei strahlungserzeugenden Halbleiterkörpern führt dies zu einer unerwünschten Minderung der interne Quanteneffizienz.In some semiconductor material systems, especially Nitride compound semiconductors have the usable foreign substrates a comparatively large one Lattice mismatch on. this leads to in the semiconductor layers grown thereon to a relative huge Number of defects in the form of mismatch transfers. This Defects can act as non-radiating recombination centers where charge carriers are radiationless recombine. This leads to radiation-producing semiconductor bodies to an undesirable Reduction of internal quantum efficiency.

Insbesondere Nitridverbindungshalbleiter wie GaN, AlN, InN, AlGaN, InGaN oder AlInGaN, die auf SiC- oder Saphirsubstrate aufgewachsen werden, weisen eine hohe Zahl von Defekten auf.In particular, nitride compound semiconductors such as GaN, AlN, InN, AlGaN, InGaN or AlInGaN based on SiC or sapphire substrates grown up have a high number of defects.

Zwar ist bekannt, daß experimentell mit InGaN-basierenden Quantenfilmen eine interne Quanteneffizienz von bis zu 50% erreicht wurde. Die Herstellung solcher Quantenfilme erfordert jedoch oftmals einen hohen apparativen Aufwand sowie eine speziell angepaßte Prozeßführung, die in der Regel nur empirisch aufgefunden werden kann. Hinzu kommt, daß bei Indium-freien Halbleiterkörpern auf der Basis von GaN bzw. AlGaN nur eine erheblich geringere Quantenausbeute bis zu etwa 1% erreicht wird.It is known that experimental internal quantum efficiency with InGaN-based quantum films of up to 50% was achieved. The production of such quantum films However, often requires a lot of equipment and special adapted Litigation, the can usually only be found empirically. Come in addition, that at Indium-free semiconductor bodies based on GaN or AlGaN only a significantly lower quantum yield up to about 1% is achieved.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper der genannten Art, insbesondere auf der Basis von Nitridverbindungshalbleitern, mit einer möglichst hohen internen Quanteneffizienz zu schaffen. Weiterhin soll ein Herstellungsverfahren hierfür angegeben werden.It is an object of the present invention radiation-emitting semiconductor body of the type mentioned, in particular based on nitride compound semiconductors, with one if possible to create high internal quantum efficiency. Furthermore, a Manufacturing process therefor can be specified.

Diese Aufgabe wird durch einen Halbleiterkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is performed using a semiconductor body the features of claim 1 and a method with the Features of claim 8 solved. Advantageous further training the invention are the subject of the dependent claims.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Halbleiterkörper mit mindestens einem Quantenfilm zu bilden, wobei die Oberfläche, auf die der Quantenfilm aufgebracht ist, in Abhängigkeit der Defekte im Kristallgefüge derart strukturiert ist, daß der Quantenfilm in der Umgebung von Defekten eine höhere effektive Bandlücke aufweist als in einer defektfreien Umgebung. Dies kann gezielt durch die Einstellung der Prozeßparameter bei der Epitaxie erreicht werden.The invention is based on the idea of a Semiconductor body to form with at least one quantum film, the surface being on the quantum film is deposited, depending on the defects in the crystal structure is structured that the quantum film has a higher effective band gap in the vicinity of defects than in a defect-free environment. This can be targeted through the Setting the process parameters can be achieved in epitaxy.

Im Betrieb sammeln sich die in den Halbleiterkörper injizierten Ladungsträger vermehrt in den Minima der Bandlücke und damit in defektfreien Bereichen, so daß vorteilhafterweise eine Strahlungserzeugung in der unmittelbaren Nähe von Defekten, die als nichtstrahlende Rekombinationszentren die interne Quanteneffizienz mindern können, vermieden wird. Insgesamt wird damit die interne Quanteneffizienz deutlich erhöht.In operation, they collect in the Semiconductor body injected charge carriers increasingly in the minima of the band gap and thus in defect-free areas, so that advantageously radiation generation in the immediate vicinity of defects that act as non-radiative recombination centers internal quantum efficiency can be avoided. All in all this significantly increases the internal quantum efficiency.

Erfindungsgemäß ist ein strahlungsemittierender Halbleiterkörper vorgesehen, der eine Pufferschicht mit einer Haupterstreckungsebene enthält. Die Oberfläche der Pufferschicht ist dabei in lateraler Richtung in Normalbereiche und Defektbereiche unterteilt, wobei in den Defektbereichen das darunterliegenden Kristallgefüge Defekte aufweist. In den Normalbereichen ist die Oberfläche der Pufferschicht parallel zur Haupterstreckungsebene ausgebildet, während sie in den Defektbereichen Facetten aufweist, die schräg zur Haupterstreckungsebene angeordnet sind. Auf die Oberfläche der Pufferschicht ist mindestens ein Quantenfilm, vorzugsweise eine Mehrzahl von Quantenfilmen aufgebracht, dessen bzw. deren Bandlücke in den Defektbereichen größer ist als in den Normalbereichen der Oberfläche. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine deutliche Erhöhung der internen Quanteneffizienz erreicht.According to the invention is a radiation-emitting Semiconductor body provided a buffer layer with a main extension plane contains. The surface the buffer layer is in normal areas in the lateral direction and defect areas divided, wherein in the defect areas underlying crystal structure Has defects. In the normal ranges, the surface is the Buffer layer formed parallel to the main plane of extension, while has facets in the defect areas that are oblique to the main extension plane are arranged. On the surface the buffer layer is at least one quantum film, preferably a plurality of quantum films applied, whose band gap in the Defect areas is larger than in the normal areas of the surface. This is advantageous a significant increase internal quantum efficiency achieved.

Unter Defekten sind bei der Erfindung vor allem Versetzungslinien zu verstehen, die entlang der Wachstumsrichtung der jeweiligen Schicht verlaufen. Den zugehörigen Defektbereich stellt insbesondere die durch die schrägstehenden Facetten gekennzeichnete Oberfläche der Pufferschicht dar.Defects are in the invention especially understand dislocation lines that run along the growth direction of the respective layer. Provides the associated defect area especially those due to the sloping Faceted surface the buffer layer.

Bevorzugt sind die Quantenfilme so ausgebildet, daß sie in den Defektbereichen eine geringere Dicke als in den Normalbereichen aufweisen. Mit abnehmender Dicke steigt in den Quantenfilmen die effektive Bandlücke, so daß damit die effektive Bandlücke in den Defektbereichen gegenüber den Normalbereichen erhöht wird.The quantum films are preferably designed such that they have a smaller thickness in the defect regions than in the normal regions. With decreasing thickness, the effective band gap increases in the quantum films, so that the effective band gap in the defect areas is thus greater than the normal areas is increased.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Pufferschicht aus zwei oder mehr Einzelschichten zusammengesetzt. Vorzugsweise ist eine planare Basisschicht mit Hauptflächen, die im wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene sind, vorgesehen, an die sich der weitere Teil der Pufferschicht mit der beschriebenen, in Normal- und Defektbereiche unterteilten Oberfläche anschließt. Mittels der planaren Basisschicht wird zunächst eine möglichst gleichmäßige, ebene und definierte Oberfläche für die Abscheidung weiterer Schichten ausgebildet.With an advantageous further education the invention is the buffer layer of two or more individual layers composed. A planar base layer is preferably included Main areas which are essentially parallel to the main extension plane, to which the further part of the buffer layer with the described, surface divided into normal and defect areas. through The planar base layer first becomes as flat as possible and defined surface for the Deposition of additional layers is formed.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für Halbleiterkörper auf der Basis von Nitridverbindungshalbleitern. So wurde insbesondere für GaInN/GaN-Quantenfilmstrukturen eine deutliche Steigerung der internen Quanteneffizienz erreicht.The invention is particularly suitable for semiconductor bodies the base of nitride compound semiconductors. So in particular for GaInN / GaN quantum film structures achieved a significant increase in internal quantum efficiency.

Im Rahmen der Erfindung kann der Halbleiterkörper selbstverständlich auch noch weitere Schichten, wie beispielsweise eine p-leitende und eine n-leitende Schicht zur Bildung eines pn-Übergangs, in den die Quantenfilme eingebettet sind, Wellenleiterschichten, Mantelschichten, Kontaktschichten und/oder weitere Pufferschichten aufweisen.Within the scope of the invention, the Semiconductor body Of course also other layers, such as a p-type and an n-type layer to form a pn junction, in which the quantum films are embedded, waveguide layers, Cladding layers, contact layers and / or further buffer layers exhibit.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterkörpers ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, in einem ersten Schritt ein Aufwachssubstrat bereitzustellen, auf das in einem zweiten Schritt die Pufferschicht epitaktisch aufgewachsen wird. Dabei werden die Prozeßparameter wie beispielsweise Druck, Temperatur, Mischungsverhältnis der Ausgangsmaterialien, Trägergaszusammensetzung und -flußrate sowie Gesamtflußrate so gewählt, daß Defekte im Kristallgefüge zur Ausbildung der Facetten führen und die Pufferschicht ansonsten mit einer planaren Oberfläche aufwächst. In einem dritten Schritt werden die Quantenfilme aufgewachsen, wobei in diesem Schritt die Prozeßparameter wie beispielsweise Druck, Temperatur, Mischungsverhältnis der Ausgangsmaterialien, Trägergaszusammensetzung und -flußrate sowie Gesamtflußrate so gewählt werden, daß die effektive Bandlücke der Quantenfilme in den Defektbereichen größer als in den Normalbereichen ist.To produce a semiconductor body according to the invention provided in the context of the invention in a first step Provide growth substrate on that in a second step the buffer layer is grown epitaxially. The process parameters such as pressure, temperature, mixing ratio of Starting materials, carrier gas composition and flow rate as well as total flow rate chosen so that defects in the crystal structure lead to the formation of the facets and the buffer layer otherwise grows with a planar surface. In a third step, the quantum films are grown, whereby in this step the process parameters such as pressure, temperature, mixing ratio of the starting materials, Carrier gas composition and -flußrate as well as total flow rate so chosen be that the effective band gap the quantum films are larger in the defect areas than in the normal areas is.

Als Aufwachssubstrate eignen sich bei Nitridverbindungshalbleitern beispielsweise SiC- oder Saphirsubstrate. Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung auch andere Substrate verwendet werden, die gegebenenfalls mehrschichtig gebildet sein können und/oder ihrerseits wiederum Epitaxieschichten aufweisen. Zum Beispiel können auch Siliziumsubstrate oder GaN-Substrate, etwa in Form sogenannter "GaN-Templates" mit reduzierter Defektdichte, als Aufwachssubstrat verwendet werden.Suitable growth substrates in the case of nitride compound semiconductors, for example SiC or sapphire substrates. Of course can other substrates are also used in the context of the invention, which can optionally be formed in multiple layers and / or in turn Have epitaxial layers. For example, silicon substrates or GaN substrates, for example in the form of so-called “GaN templates” with a reduced defect density, as a growth substrate be used.

Vorzugsweise wird in dem zweiten Schritt zunächst eine Basisschicht aufgewachsen. Damit kann vorteilhafterweise eine planare Schicht, deren Hauptflächen parallel zur Haupterstreckungsebene der Pufferschicht angeordnet sind, ausgebildet werden, die als wohldefinierte Grundlage für das weitere Epitaxieverfahren dient.Preferably in the second Step first a base layer grew up. This can advantageously be a planar layer, its main surfaces arranged parallel to the main extension plane of the buffer layer are trained to be the well-defined basis for the further Epitaxial procedure serves.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird nach dem Aufwachsen der Basisschicht zur Ausbildung der Facetten in den Defektbereichen die Temperatur reduziert. Eine Absenkung der Temperatur ist in der Regel ohne weiteres möglich, so daß die Ausbildung der Facetten auf diese Art und Weise keinen besonderen technischen Aufwand mit sich bringt.In an advantageous embodiment of the manufacturing method according to the invention becomes after the growth of the base layer to form the facets the temperature is reduced in the defect areas. A lowering the temperature is usually easily possible, so that the formation of Facets in this way no special technical effort brings with it.

Wie bereits beschrieben ist es bei der Erfindung vorteilhaft, die Quantenfilme so aufzuwachsen, daß deren Dicke in den Defektbereichen kleiner als in den Normalbereichen ist. Insbesondere sollen die Quantenfilme so gebildet werden, daß ihre Dicke auf den schräg zur Haupterstreckungsebene angeordneten Facetten kleiner ist als auf den zur Haupterstreckungsebene parallelen Oberflächenbereichen.As already described, it is at the invention advantageous to grow the quantum films so that their Thickness in the defect areas smaller than in the normal areas is. In particular, the quantum films should be formed so that their thickness on the sloping facets arranged to the main extension plane is smaller than on the surface areas parallel to the main extension plane.

Vorzugsweise wird hierzu das Verhältnis der Wachstumsrate senkrecht zur Oberfläche zur Wachstumsrate parallel zur Oberfläche erhöht, bis die Quantenfilme mit den beschriebenen unterschiedlichen Dicken aufwachsen. Im allgemeinen wird dieses Wachstumsratenverhältnis mit sinkender Aufwachstemperatur größer.For this purpose, the ratio of the growth rate is preferred perpendicular to the surface increased to the growth rate parallel to the surface until the quantum films with grow the different thicknesses described. In general this growth rate ratio larger with decreasing growth temperature.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden daher die Quantenfilme bei einer ähnlichen oder auch derselben reduzierten Temperatur wie die Pufferschicht nach Ausbildung der Basisschicht aufgewachsen.In an advantageous embodiment the invention, therefore, the quantum films in a similar or the same reduced temperature as the buffer layer grew up after forming the base layer.

Im Rahmen der Erfindung sind weiterhin strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente mit mindestens einem erfindungsgemäßen Halbleiterkörper vorgesehen. Derartige Halbleiterbauelemente können insbesondere als Lichtemissiondiode, beispielsweise als Leuchtdiode oder Laserdiode, ausgebildet sein.Within the scope of the invention, radiation-emitting are also Semiconductor components provided with at least one semiconductor body according to the invention. Such semiconductor components can be used, in particular, as a light emission diode, for example as a light-emitting diode or laser diode.

Weitere Merkmale, Vorzüge und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den 1 bis 5.Further features, advantages and expediencies of the invention result from the exemplary embodiments described below in connection with the 1 to 5 ,

Es zeigenShow it

1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterkörpers, 1 2 shows a schematic sectional view of a first exemplary embodiment of a semiconductor body according to the invention,

2 eine schematische Aufsicht des ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterkörpers, 2 2 shows a schematic top view of the first exemplary embodiment of a semiconductor body according to the invention,

3 eine schematische perspektivische Aufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Halbleiterkörpers, 3 2 shows a schematic perspective view of a second exemplary embodiment of a semiconductor body according to the invention,

4a,b,c eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens anhand von drei Zwischenschritten, 4a . b . c 1 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of a production method according to the invention using three intermediate steps,

5 eine schematische graphische Darstellung der internen Quanteneffizienz in Abhängigkeit von der Temperatur bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterkörpers und 5 a schematic graphical representation of the internal quantum efficiency as a function of temperature in a third embodiment of a semiconductor according to the invention body and

6 eine 5 entsprechende Darstellung für einen Halbleiterkörper nach dem Stand der Technik. 6 a 5 corresponding representation for a semiconductor body according to the prior art.

Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Same or equivalent elements are provided with the same reference symbols in the figures.

Das in 1 im Schnitt gezeigte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterkörpers weist eine Pufferschicht 1 auf, der eine zur Schichtebene parallele Haupterstreckungsebene 2 zugeordnet ist.This in 1 The first exemplary embodiment of a semiconductor body according to the invention shown in section has a buffer layer 1 on the one main extension plane parallel to the layer plane 2 assigned.

Die Pufferschicht ist in lateraler Richtung in Normalbereiche N und Defektbereiche D unterteilt. In den Normalbereichen N ist die Oberfläche 3 der Pufferschicht 1 parallel zur Haupterstreckungsebene 2 ausgebildet. In den Defektbereichen D hingegen ist die Oberfläche 3 der Pufferschicht in mehrere Facetten 4 aufgeteilt, die jeweils schräg zu der Haupterstreckungsebene 2 angeordnet sind. Die Ausbildung der Facetten 4 ist dabei durch Defekte 12 wie beispielsweise in Wachstumsrichtung verlaufende Versetzungslinien im Kristallgefüge, die insbesondere beim Aufwachsen auf ein Substrat (nicht dargestellt) mit hoher Gitterfehlanpassung entstehen können, verursacht.The buffer layer is divided into normal areas N and defect areas D in the lateral direction. In the normal ranges N is the surface 3 the buffer layer 1 parallel to the main extension plane 2 educated. In contrast, the surface is in the defect areas D. 3 the buffer layer in several facets 4 divided, each at an angle to the main extension plane 2 are arranged. The formation of the facets 4 is due to defects 12 such as, for example, dislocation lines in the crystal structure which run in the direction of growth and which can arise in particular when growing onto a substrate (not shown) with high lattice mismatch.

Eine derartige Strukturierung der Pufferschicht wird vorzugsweise durch eine entsprechende Wahl der Aufwachsraten bei der Herstellung des Halbleiterkörpers bewirkt. Grundsätzlich hängen beim epitaktischen Wachstum die Aufwachsraten von den Prozeßparametern ab. Bei der Gasphasenepitaxie sind hierfür beispielsweise Druck, Temperatur, Flußraten und Mengenverhältnis der Prozeßgase, Art und Flußrate des Trägergases sowie die Gesamtflußrate maßgeblich. Je nach Einstellung dieser Parameter tritt verstärkt vertikales, auch als "dreidimensional" bezeichnetes Wachstum in Richtung der Oberflächennormale oder laterales, auch als "zweidimensional" bezeichnetes Wachstum auf.Such a structuring of the Buffer layer is preferably by an appropriate choice of Growth rates in the manufacture of the semiconductor body causes. in principle hang out at epitaxial growth the growth rates from the process parameters from. In gas phase epitaxy, for example, pressure, temperature, flow rates and ratio the process gases, Art and flow rate of the carrier gas as well as the total flow rate essential. Depending on the setting of these parameters, there is increased vertical growth, also known as "three-dimensional" towards the surface normal or lateral growth, also referred to as "two-dimensional" on.

Entsprechend der Art des Wachstums bilden sich Flächen mit der jeweils geringsten Wachstumsrate, wobei vertikales Wachstum zu Oberflächen mit schrägen Facetten und laterales Wachstum zu geschlossenen, ebenen Oberflächen führt.According to the type of growth surfaces form with the lowest growth rate, whereby vertical growth to surfaces with oblique Facets and lateral growth lead to closed, flat surfaces.

Defekte im Kristallgefüge wie beispielsweise Versetzungen führen insbesondere bei dreidimensionalem Wachstum an dem Ort, an dem die Defekte die Oberfläche durchstoßen, zu einer verringerten Anlagerung von Atomen des abzuscheidenden Materials, so daß sich dadurch in der Umgebung der Defekte eine durch schräge Facetten gekennzeichnete Oberfläche herausbildet.Defects in the crystal structure such as dislocations to lead especially with three-dimensional growth in the place where the Defects the surface pierced, to a reduced deposition of atoms of the deposited Materials so that thereby in the vicinity of the defects due to oblique facets marked surface out forms.

Auf diese Weise wird eine Oberfläche mit schräg zur Haupterstreckungsrichtung angeordneten Facetten in den Defektbereichen mit Defekten im darunterliegenden Kristallgefüge ausgebildet, während die defektärmeren oder defektfreien Normalbereiche eine ebene Oberfläche parallel zur Haupterstreckungsebene aufweisen.In this way, a surface is inclined to the main direction of extension arranged facets in the defect areas with defects in the underlying crystal structure, while the defective poorer or defect-free normal areas parallel to a flat surface to the main extension plane.

Auf die Pufferschicht ist eine Mehrzahl von Quantenfilmen aufgebracht, die im Betrieb der Strahlungserzeugung dienen. Die Quantenfilme sind so gebildet, daß ihre effektive Bandlücke im Bereich der Defektbereiche größer ist als in den Normalbereichen.There is a plurality on the buffer layer of quantum films applied in the operation of radiation generation serve. The quantum films are formed so that their effective band gap is in the range the defect areas are larger than in the normal ranges.

Vorzugsweise sind dazu die Quantenfilme so geformt, daß ihre Dicke in den Defektbereichen geringer ist als in den Normalbereichen. Aufgrund der Quantisierung der Energiezustände in den Quantenfilmen wächst die effektive Bandlücke mit abnehmender Dicke der Quantenfilme.For this purpose, the quantum films are preferred shaped so that their Thickness in the defect areas is less than in the normal areas. Due to the quantization of the energy states in the quantum films, the effective band gap with decreasing thickness of the quantum films.

Eine weitere Möglichkeit zu Modifizierung der effektiven Bandlücke besteht beispielsweise darin, die Zusammensetzung der Quantenfilme in lateraler Richtung entsprechend der Zugehörigkeit zu Normal- oder Defektbereichen zu variieren. Dies kann durch unterschiedliche Aufwachsraten für die verwendeten Materialien auf die ebenen Oberflächen in den Normalbereichen einerseits und die schrägstehenden Facetten in den Defektbereichen andererseits erreicht werden. Bei Nitridverbindungshalbleitern auf InAlGaN-Basis können so in den Normalbereichen Indium-reichere und in den Defektbereichen Indium-ärmere Regionen der Quantenschichten entstehen. Dies resultiert ebenfalls in einer Erhöhung der effektiven Bandlücke in den Defektbereichen gegenüber den Normalbereichen.Another way to modify the effective band gap consists, for example, of the composition of the quantum films in the lateral direction according to the belonging to normal or defect areas to vary. This can be done by using different growth rates for the Materials on the flat surfaces in the normal ranges on the one hand and the sloping ones Facets in the defect areas on the other hand can be achieved. at InAlGaN-based nitride compound semiconductors can be used in the normal ranges Regions rich in indium and regions poorer in the defect regions of the quantum layers arise. This also results in one Increasing the effective band gap opposite in the defect areas the normal ranges.

Weiterhin kann die effektive Bandlücke durch Verspannungen in den Quantenfilmen beeinflußt werden. Derartige Verspannungen entstehen unter anderem beim epitaktischen Aufwachsen von Schichten mit unterschiedlicher Gitterkonstante. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts können solche Verspannungen zu elektrischen Feldern führen, die die effektive Bandlücke verändern. Entsprechend können die verschiedenen Aufwachsbedingungen in den Normalbereichen und in den Defektbereichen unterschiedliche Verspannungen hervorrufen, die in der Folge eine geringere effektive Bandlücke der Quantenfilme in den Normalbereichen gegenüber den Defektbereichen bewirken. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, daß sich zugleich Dicke oder Zusammensetzung der Quantenfilme in den Normalbereichen von der Dicke oder Zusammensetzung in den Defektbereichen unterscheiden.Furthermore, the effective band gap can be caused by tension be influenced in the quantum films. Such tensions arise among other things in the epitaxial Growing layers with different lattice constants. Due to the piezoelectric effect, such tensions can occur lead to electric fields, that change the effective band gap. Accordingly, the different growing conditions in the normal ranges and in cause different tensions in the defect areas, which consequently has a smaller effective band gap for the quantum films in the Normal ranges compared to the Cause defect areas. It is not absolutely necessary that itself at the same time the thickness or composition of the quantum films in the normal ranges differ from the thickness or composition in the defect areas.

Durch die Verringerung der effektiven Bandlücke in den Normalbereichen gegenüber den Defektbereichen stellen die Normalbereiche für die im Betrieb in den Halbleiterkörper injizierten Ladungsträger Potentialminima dar, in denen sich die Ladungsträger bevorzugt sammeln. Dadurch wird eine Strahlungserzeugung in der Nähe von Defekten, die als nichtstrahlende Rekombinationszentren wirken und so die interne Quanteneffizienz reduzieren können, verringert und in der Folge die interne Quanteneffizienz insgesamt erhöht.By reducing the effective bandgap opposite in the normal ranges The defect areas represent the normal areas for those injected into the semiconductor body during operation charge carrier Potential minima in which the charge carriers preferentially collect. Thereby will generate radiation near defects that are considered non-radiative Recombination centers work and so the internal quantum efficiency can reduce reduced and as a result the internal quantum efficiency overall elevated.

In 2 ist eine Aufsicht auf den Halbleiterkörper des ersten Ausführungsbeispiels gezeigt. Die in den Defektbereichen D aneinanderstoßenden Facetten 4 bilden pyramidenförmige Vertiefungen. Bei Halbleiterkörpern auf der Basis von Nitridverbindungshalbleitern entstehen dabei wie dargestellt in der Regel hexagonale Vertiefungen (Pits). Die zugehörigen Defekte werden aufgrund der V-Form der Vertiefungen im Schnitt (vgl. 1) auch als "V-Defekte" bezeichnet.In 2 is a plan view of the semiconductor body of the first embodiment. The companies abutting each other in the defect areas D cetten 4 form pyramid-shaped depressions. In the case of semiconductor bodies based on nitride compound semiconductors, hexagonal depressions (pits) generally result, as shown. The associated defects are cut due to the V-shape of the depressions (cf. 1 ) also referred to as "V defects".

Bei der Erfindung weisen die Quantenfilme innerhalb dieser Vertiefungen – vorzugsweise aufgrund einer reduzierten Dicke der Quantenfilme – eine höhere effektive Bandlücke als in den angrenzenden planaren Bereichen auf. Die im Betrieb injizierten Ladungsträger sammeln sich bevorzugt in Bereichen niedrigerer Energie außerhalb der Vertiefungen bzw. der Defektbereiche.In the invention, the quantum films point within of these wells - preferably due to a reduced thickness of the quantum films - a higher effective bandgap than in the adjacent planar areas. The injected in the plant charge carrier prefer to gather in areas of lower energy outside the depressions or the defect areas.

In 3 ist eine schematische dreidimensionale Ansicht der Pufferschicht dargestellt, die mittels eines Rasterkraftmikroskops erzeugt wurde. Die Darstellung ist nicht maßstabsgetreu und insbesondere in z-Richtung zur Verdeutlichung stark übertrieben.In 3 is a schematic three-dimensional view of the buffer layer is shown, which was generated by means of an atomic force microscope. The representation is not to scale and is greatly exaggerated, particularly in the z direction for clarification.

Aufgrund einer höheren Zahl an Defekten im Vergleich zu dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Oberfläche nicht nur einzelne hexagonale Vertiefungen, sondern auch furchenartig verlaufende Strukturen auf, die den Defekten und ihrem Verlauf zugeordnet sind. An der xz-Schnittfläche 8 und der yz-Schnittfläche 9 sind V-förmige Einschnitte 10 entsprechend der Schnittansicht in 1 zu erkennen.Due to a higher number of defects compared to that in 2 In the exemplary embodiment shown, the surface not only has individual hexagonal depressions, but also structures which run in a furrow manner and are assigned to the defects and their course. On the xz cut surface 8th and the yz interface 9 are V-shaped incisions 10 according to the sectional view in 1 to recognize.

In 4 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren anhand von drei Zwischenschritten gezeigt. Zunächst wird als Teil der Pufferschicht 1 eine planare Basisschicht 6 auf ein Aufwachssubstrat (nicht dargestellt) aufgewachsen, 4a. Die Hauptflächen 7a, 7b der Basisschicht 6 sind parallel zu einer zugeordneten Haupterstreckungsebene 2. Dabei können Defekte 12, insbesondere Versetzungen, entstehen, die in Form von Versetzungslinien entlang der Wachstumsrichtung der Basisschicht verlaufen.In 4 a manufacturing method according to the invention is shown schematically using three intermediate steps. First, as part of the buffer layer 1 a planar base layer 6 grown on a growth substrate (not shown), 4a , The main areas 7a . 7b the base layer 6 are parallel to an assigned main extension plane 2 , This can cause defects 12 , in particular dislocations, arise which run in the form of dislocation lines along the growth direction of the base layer.

In nächsten Schritt, 4b, werden die Prozeßparameter so modifiziert, daß die Oberfläche 3 der Pufferschicht 1 in der Umgebung der Defekte, also den Defektbereichen D, schräg zur Haupterstreckungsebene 2 angeordnete Facetten 4 bildet. Dazu wird vorzugsweise die Wachstumsrate für dreidimensionales Wachstum gegenüber der Wachstumsrate für zweidimensionales Wachstum erhöht. Dies kann zum Beispiel durch eine Reduzierung der Temperatur erfolgen. Unmittelbar am Ort der durchstoßenden Versetzungen 12 kommt es zu einer verringerten Anlagerung von Atomen des abzuscheidenden Materials für die Pufferschicht, so daß sich in der Umgebung dieser Versetzungen 12, den Defektbereichen, eine durch schräge Facetten 4 gekennzeichnete Oberfläche herausbildet.In the next step, 4b , the process parameters are modified so that the surface 3 the buffer layer 1 in the vicinity of the defects, ie the defect areas D, obliquely to the main extension plane 2 arranged facets 4 forms. For this purpose, the growth rate for three-dimensional growth is preferably increased compared to the growth rate for two-dimensional growth. This can be done, for example, by reducing the temperature. Immediately at the location of the penetrating transfers 12 there is a reduced accumulation of atoms of the material to be deposited for the buffer layer, so that there are in the vicinity of these dislocations 12 , the defect areas, one by oblique facets 4 marked surface forms.

Nachfolgend werden auf diese korrugierte Pufferschicht 1 die Quantenfilme 5 derart aufgewachsen, daß die effektive Bandlücke wie bereits beschrieben in den Normalbereichen N geringer als in den Defektbereichen D ist, 4c. Letzteres kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Quantenfilme bei einer ähnlichen reduzierten Temperatur wie die Pufferschicht im zweiten Schritt aufgewachsen werden.Subsequently, this corrected buffer layer 1 the quantum films 5 grown up in such a way that the effective band gap in the normal areas N is smaller than in the defect areas D, as already described, 4c , The latter can be achieved, for example, by growing the quantum films at a reduced temperature similar to that of the buffer layer in the second step.

In 5 ist schematisch die Temperaturabhängigkeit der interne Quanteneffizienz bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dargestellt. Aufgetragen ist die interne Quanteneffizienz q in Abhängigkeit der Temperatur T des Halbleiterkörpers für verschiedene optische Pumpleistungen.In 5 the temperature dependence of the internal quantum efficiency is shown schematically in an exemplary embodiment according to the invention. The internal quantum efficiency q is plotted as a function of the temperature T of the semiconductor body for various optical pump powers.

Die Messungen wurden an einem Halbleiterkörper mit einer Mehrzahl von GaInN- und GaN-Quantenfilmen in Form einer GaInN/GaN-Struktur-MQW-Struktur (Multiple Quantum Well Structure) durchgeführt. Die Emissionswellenlänge betrug 410 nm.The measurements were made on a semiconductor body a plurality of GaInN and GaN quantum films in the form of a GaInN / GaN structure MQW structure (Multiple Quantum Well Structure). The emission wavelength was 410 nm.

Aus dem Verlauf der Temperaturabhängigkeit kann für tiefe Temperaturen ein asymptotischer Maximalwert bestimmt werden, der einer Quanteneffizienz von 100% entspricht. Dies ermöglicht eine Normierung der Abszisse.From the course of the temperature dependence can for low temperatures an asymptotic maximum value can be determined which corresponds to a quantum efficiency of 100%. This enables standardization the abscissa.

Die untere Kurve 11a wurde bei einer optischen Pumpleistung von 1 mW, die mittlere Kurve 11b bei 5mW und die obere Kurve 11c bei 17 mW Pumpleistung gemessen. Wie die oberen Kurve 11c zeigt, beträgt bei dem erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel die interne Quanteneffizienz bei Raumtemperatur 46%.The lower curve 11a was the middle curve at an optical pump power of 1 mW 11b at 5mW and the upper curve 11c measured at 17 mW pump power. Like the top curve 11c shows, in the exemplary embodiment according to the invention the internal quantum efficiency at room temperature is 46%.

In 6 ist zum Vergleich ein entsprechender Temperaturverlauf der Quanteneffizienz q bei einem Halbleiterkörper nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Struktur der Quantenfilme entspricht dem 5 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiel, die Leistungsaufnahmen und sonstigen Meßparameter sind gleich.In 6 For comparison, a corresponding temperature profile of the quantum efficiency q is shown for a semiconductor body according to the prior art. The structure of the quantum films corresponds to that 5 underlying embodiment, the power consumption and other measurement parameters are the same.

Gegenüber dem in 5 gezeigten Temperaturverlauf ist bei dem Halbleiterkörper nach dem Stand der Technik mit steigender Temperatur eine wesentlich stärkere Abnahme der internen Quanteneffizienz zu erkennen. Bei Raumtemperatur beträgt die interne Quanteneffizienz maximal 4,8%. Die Erfindung ermöglicht somit eine deutliche Steigerung der internen Quanteneffizienz um nahezu eine Größenordnung.Opposite the in 5 Temperature curve shown can be seen in the semiconductor body according to the prior art with increasing temperature, a much greater decrease in internal quantum efficiency. At room temperature, the internal quantum efficiency is a maximum of 4.8%. The invention thus enables a significant increase in internal quantum efficiency by almost an order of magnitude.

Die Erläuterung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele und Figuren ist nicht als Beschränkung der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, zu verstehen.The explanation of the invention based on of the embodiments and figures is not a limitation the invention as characterized in the claims understand.

Claims (17)

Strahlungsemittierender Halbleiterkörper, enthaltend eine Pufferschicht (1) mit einer Haupterstreckungsebene (2) und einer Oberfläche (3), die in lateraler Richtung in Normalbereiche (N) und Defektbereiche (D) unterteilt ist, wobei in den Defektbereichen (D) das darunterliegenden Kristallgefüge (12) Defekte aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche (3) in den Normalbereichen (N) parallel zur Haupterstreckungsebene (2) ausgebildet und in den Defektbereichen (D) in schräg zur Haupterstreckungsebene (2) angeordnete Facetten (4a,4b) unterteilt ist, und auf die Oberfläche (3) der Pufferschicht mindestens ein Quantenfilm (5) aufgebracht ist mit einer Bandlücke, die in den Defektbereichen (D) größer ist als in den Normalbereichen (N) der Oberfläche (3).Radiation-emitting semiconductor body containing a buffer layer ( 1 ) with a main extension level ( 2 ) and a surface ( 3 ), which is divided in the lateral direction into normal areas (N) and defect areas (D), the underlying crystal structure (D) in the defect areas (D) 12 ) Has defects, characterized in that the surface ( 3 ) parallel in the normal ranges (N) to the main extension level ( 2 ) formed and in the defect areas (D) at an angle to the main extension plane ( 2 ) arranged facets ( 4a . 4b ) is divided and onto the surface ( 3 ) the buffer layer has at least one quantum film ( 5 ) is applied with a band gap that is larger in the defect areas (D) than in the normal areas (N) of the surface ( 3 ). Strahlungsemittierender Halbleiterkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Pufferschicht eine Mehrzahl von Quantenfilmen (5) aufgebracht ist, deren Bandlücke jeweils in den Defektbereichen (D) größer ist als in den Normalbereichen (N) der Oberfläche (3).Radiation-emitting semiconductor body according to claim 1, characterized in that on the buffer layer a plurality of quantum films ( 5 ) is applied, the band gap of which is larger in the defect areas (D) than in the normal areas (N) of the surface ( 3 ). Strahlungsemittierender Halbleiterkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Quantenfilms (5) bzw. der Quantenfilme (5) in den Defektbereichen (D), insbesondere auf den Facetten (4), geringer als in den Normalbereichen (N) ist.Radiation-emitting semiconductor body according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness of the quantum film ( 5 ) or the quantum films ( 5 ) in the defect areas (D), especially on the facets ( 4 ), is lower than in the normal ranges (N). Strahlungsemittierender Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschicht (1) eine Basisschicht (6) mit Hauptflächen (7a,7b), die parallel zur Haupterstreckungsebene (2) sind, enthält.Radiation-emitting semiconductor body according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the buffer layer ( 1 ) a base layer ( 6 ) with main surfaces ( 7a . 7b ) parallel to the main extension plane ( 2 ) are included. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschicht (1) und/oder der Quantenfilm (5) bzw. die Quantenfilme (5) einen Nitridverbindungshalbleiter enthalten.Radiation-emitting semiconductor body according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the buffer layer ( 1 ) and / or the quantum film ( 5 ) or the quantum films ( 5 ) contain a nitride compound semiconductor. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nitridverbindungshalbleiter Nitridverbindungen der dritten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere GaN, InN, AlN, AlGaN, InGaN oder AlInGaN enthält.Radiation-emitting semiconductor body according to claim 5, characterized in that the Nitride compound semiconductors Nitride compounds of the third and / or fifth Main group, particularly GaN, InN, AlN, AlGaN, InGaN or AlInGaN contains. Strahlungsemittierender Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper eine p-leitende und ein n-leitende Schicht aufweist und der Quantenfilm (5) bzw. die Quantenfilme (5) zwischen der n-leitenden und der p-leitenden Schicht angeordnet sind.Radiation-emitting semiconductor body according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the semiconductor body has a p-conducting and an n-conducting layer and the quantum film ( 5 ) or the quantum films ( 5 ) are arranged between the n-type and p-type layers. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper, enthaltend eine Pufferschicht (1) mit einer Haupterstreckungsebene (2) und einer Oberfläche (3), die in lateraler Richtung in Normalbereiche (N) und Defektbereiche (D) unterteilt ist, wobei in den Defektbereichen (D) das darunterliegende Kristallgefüge Defekte (12) aufweist, und die Oberfläche (3) in den Normalbereichen (N) parallel zur Haupterstreckungsebene (2) ausgebildet und in den Defektbereichen (D) in schräg zur Haupterstreckungsebene (2) angeordnete Facetten (4a,4b) unterteilt ist, und wobei auf die Oberfläche (3) der Pufferschicht (4a,4b) ein Quantenfilm (5) oder mehrere Quantenfilme (5) aufgebracht sind, hergestellt wird mit den Schritten a) Bereitstellen eines Aufwachssubstrats b) Epitaktisches Aufwachsen der Pufferschicht (1), wobei die Prozeßparameter, insbesondere Druck, Temperatur, Mischungsverhältnis der Ausgangsmaterialien, Trägergaszusammensetzung und -flußrate und/oder die Gesamtflußrate so gewählt werden, daß Defekte (12) im Kristallgefüge zur Ausbildung der Facetten (4a,4b) führen, c) Epitaktisches Aufwachsen des Quantenfilms (5) bzw. der Quantenfilme (5), wobei die Prozeßparameter, insbesondere Druck, Temperatur, Mischungsverhältnis der Ausgangsmaterialien, Trägergaszusammensetzung und -flußrate und/oder die Gesamtflußrate so gewählt sind, daß die effekive Bandlücke des Quantenfilms (5) bzw. der Quantenfilme (5) in den Defektbereichen (D) größer ist als in den Normalbereichen (N) .Method for producing a radiation-emitting semiconductor body, characterized in that a semiconductor body containing a buffer layer ( 1 ) with a main extension level ( 2 ) and a surface ( 3 ), which is divided in the lateral direction into normal areas (N) and defect areas (D), the underlying crystal structure defects (D) in the defect areas (D) 12 ) and the surface ( 3 ) in the normal ranges (N) parallel to the main extension plane ( 2 ) formed and in the defect areas (D) at an angle to the main extension plane ( 2 ) arranged facets ( 4a . 4b ) is divided, and being on the surface ( 3 ) the buffer layer ( 4a . 4b ) a quantum film ( 5 ) or several quantum films ( 5 ) are applied, production is carried out with the steps a) providing a growth substrate b) epitaxial growth of the buffer layer ( 1 ), the process parameters, in particular pressure, temperature, mixing ratio of the starting materials, carrier gas composition and flow rate and / or the total flow rate being selected such that defects ( 12 ) in the crystal structure to form the facets ( 4a . 4b ) lead, c) epitaxial growth of the quantum film ( 5 ) or the quantum films ( 5 ), the process parameters, in particular pressure, temperature, mixing ratio of the starting materials, carrier gas composition and flow rate and / or the total flow rate being selected such that the effective band gap of the quantum film ( 5 ) or the quantum films ( 5 ) is larger in the defect areas (D) than in the normal areas (N). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt b) zunächst eine Basisschicht (6) und nachfolgend ein weiterer Teil der Pufferschicht (1) aufgewachsen wird.Method according to Claim 8, characterized in that in step b) a base layer ( 6 ) and then another part of the buffer layer ( 1 ) is grown up. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufwachsen der Basissschicht (2) zur Ausbildung der Facetten (4) in der Oberfläche (3) der Pufferschicht (1) die Temperatur reduziert wird.A method according to claim 9, characterized in that after the growth of the base layer ( 2 ) to develop the facets ( 4 ) in the surface ( 3 ) the buffer layer ( 1 ) the temperature is reduced. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt c) der Quantenfilm (5) bzw. die Quantenfilme (5) bei einer gegenüber der Aufwachstemperatur der Basisschicht (6) reduzierten Temperatur aufgewachsen werden.Method according to claim 9 or 10, characterized in that in step c) the quantum film ( 5 ) or the quantum films ( 5 ) compared to the growth temperature of the base layer ( 6 ) can be grown at a reduced temperature. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß daß in Schritt c) das Verhältnis der Wachstumsrate senkrecht zur Haupterstreckungsebene zur Wachstumsrate parallel zur Haupterstreckungsebene so weit erhöht wird, daß die Dicke des Quantenfilms (5) bzw. der Quantenfilme (5) in den Defektbereichen (D) geringer ist als in den Normalbereichen (N).Method according to one of Claims 8 to 11, characterized in that in step c) the ratio of the growth rate perpendicular to the main extension plane to the growth rate parallel to the main extension plane is increased to such an extent that the thickness of the quantum film ( 5 ) or the quantum films ( 5 ) in the defect areas (D) is less than in the normal areas (N). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferschicht (1) und/oder der Quantenfilm bzw. die Quantenfilme (5a, 5b, 5c) einen Nitridverbindungshalbleiter enthalten.Method according to one of claims 8 to 12, characterized in that the buffer layer ( 1 ) and / or the quantum film or the quantum films ( 5a . 5b . 5c ) contain a nitride compound semiconductor. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Nitridverbindungshalbleiter Nitridverbindungen der dritten und/oder fünften Hauptgruppe, insbesondere GaN, InN, AlN, AlGaN, InGaN oder AlInGaN enthält.A method according to claim 13, characterized in that the nitride compound semiconductor nitride compounds of the third and / or fifth main group, in particular GaN, InN, AlN, AlGaN, Contains InGaN or AlInGaN. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwachssubstrat ein SiC-Substrat, ein Saphirsubstrat, ein Siliziumsubstrat oder ein GaN-Substrat, beispielsweise ein GaN-Template, ist.Method according to one of claims 8 to 14, characterized in that that this Growth substrate a SiC substrate, a sapphire substrate, a silicon substrate or a GaN substrate, for example a GaN template. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, daß es einen strahlungsemittierenden Halbleiterkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder einen nach einem der Ansprüche 1 bis 14 hergestellten Halbleiterkörper enthält.Radiation-emitting semiconductor component, thereby characterized it a radiation-emitting semiconductor body according to one of claims 1 to 6 or one prepared according to one of claims 1 to 14 Semiconductor body contains. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Lichtemissionsdiode, insbesondere eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode ist.Radiation-emitting semiconductor component, thereby characterized it a light emission diode, in particular a light emitting diode or a Is laser diode.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005056604A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor body comprises an active semiconductor layer sequence based on a nitride compound semiconductor material which produces electromagnetic radiation and an epitaxially grown coupling layer with openings
US7355210B2 (en) 2004-03-24 2008-04-08 Epistar Corporation High-efficiency light-emitting element
US7385226B2 (en) 2004-03-24 2008-06-10 Epistar Corporation Light-emitting device
DE102011012925A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing an optoelectronic semiconductor chip
DE102013103601A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
US9461202B2 (en) 2005-06-21 2016-10-04 Epistar Corporation High-efficiency light-emitting device and manufacturing method thereof
US10529895B2 (en) 2005-02-21 2020-01-07 Epistar Corporation Optoelectronic semiconductor device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7446345B2 (en) 2005-04-29 2008-11-04 Cree, Inc. Light emitting devices with active layers that extend into opened pits
JP5018037B2 (en) * 2005-12-28 2012-09-05 三菱化学株式会社 Manufacturing method of GaN-based light emitting diode
RU2494498C2 (en) * 2011-02-24 2013-09-27 Юрий Георгиевич Шретер Semiconductor light-emitting device
JP2016063175A (en) * 2014-09-22 2016-04-25 スタンレー電気株式会社 Semiconductor light emitting element

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220169A (en) * 1998-02-02 1999-08-10 Toyoda Gosei Co Ltd Gallium nitride compound semiconductor device and manufacture thereof
WO2002065556A1 (en) * 2001-02-15 2002-08-22 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light emitting element and production therefor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2327145A (en) * 1997-07-10 1999-01-13 Sharp Kk Graded layers in an optoelectronic semiconductor device
WO1999030373A1 (en) * 1997-12-08 1999-06-17 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. GaN-BASED SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND METHOD OF PRODUCING GaN-BASED CRYSTAL
US6566231B2 (en) * 2000-02-24 2003-05-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of manufacturing high performance semiconductor device with reduced lattice defects in the active region
JP3909811B2 (en) * 2001-06-12 2007-04-25 パイオニア株式会社 Nitride semiconductor device and manufacturing method thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220169A (en) * 1998-02-02 1999-08-10 Toyoda Gosei Co Ltd Gallium nitride compound semiconductor device and manufacture thereof
WO2002065556A1 (en) * 2001-02-15 2002-08-22 Sharp Kabushiki Kaisha Nitride semiconductor light emitting element and production therefor

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I.-H. Kim et al.: Formation of V-shaped pits in InGaN/GaN multiquantum wells and bulk InGaN films, in: Applied Physics Letters, ISSN 0003-6951, Vol. 73, No. 12 (1998), S. 1634-1636
I.-H. Kim et al.: Formation of V-shaped pits in InGaN/GaN multiquantum wells and bulk InGaN films,in: Applied Physics Letters, ISSN 0003-6951, Vol. 73, No. 12 (1998), S. 1634-1636 *
Y. Chen et al.: Pit formation in GalnN quantum wells, in: Applied Physics Letters, ISSN 0003- 6951, Vol. 72, No. 6 (1998), S. 710-712 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7355210B2 (en) 2004-03-24 2008-04-08 Epistar Corporation High-efficiency light-emitting element
US7385226B2 (en) 2004-03-24 2008-06-10 Epistar Corporation Light-emitting device
DE102005013580B4 (en) * 2004-03-24 2018-10-04 Epistar Corp. Light-emitting element
US10529895B2 (en) 2005-02-21 2020-01-07 Epistar Corporation Optoelectronic semiconductor device
US9461202B2 (en) 2005-06-21 2016-10-04 Epistar Corporation High-efficiency light-emitting device and manufacturing method thereof
DE102005056604A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Osram Opto Semiconductors Gmbh Semiconductor body comprises an active semiconductor layer sequence based on a nitride compound semiconductor material which produces electromagnetic radiation and an epitaxially grown coupling layer with openings
DE102011012925A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Method for producing an optoelectronic semiconductor chip
DE102013103601A1 (en) * 2013-04-10 2014-10-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
US9620673B2 (en) 2013-04-10 2017-04-11 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method of producing an optoelectronic component

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