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Title:
COMPONENT FOR DETECTING UV RADIATION AND METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/207441
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a component (100) for detecting UV radiation having a semiconductor body (2) based on AlmGa1-n-mInnN, with 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1, and n+m < 1, wherein the semiconductor body has a first semiconductor layer (21), a second semiconductor layer (22), and an active layer (23) lying therebetween. The first semiconductor layer is n-doped, the second semiconductor layer is p-doped, and the active layer is designed to produce charge carrier pairs by absorbing radiation. In addition, the semiconductor body is designed in such a way that the active layer is relaxed with respect to the lattice constant of the active layer. The invention further relates to a method for producing such a component.

Inventors:
TOLLABI MAZRAEHNO, Mohammad (Friedenstr. 16 A, Regensburg, 93053, DE)
STAUSS, Peter (Bischof-von-Senestrey-Str. 18, Regensburg, 93051, DE)
GOMEZ-IGLESIAS, Alvaro (Brauergasse 14, Regensburg, 93059, DE)
Application Number:
EP2017/062784
Publication Date:
December 07, 2017
Filing Date:
May 26, 2017
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (Leibnizstr. 4, Regensburg, 93055, DE)
International Classes:
H01L31/0304; H01L31/105
Foreign References:
CN101188256A2008-05-28
CN102214705B2013-04-03
Other References:
MCCLINTOCK R ET AL: "High quantum efficiency AlGaN solar-blind p-i-n photodiodes", APPLIED PHYSICS LETTERS, A I P PUBLISHING LLC, US, vol. 84, no. 8, 23 February 2004 (2004-02-23), pages 1248 - 1250, XP012062145, ISSN: 0003-6951, DOI: 10.1063/1.1650550
LIAN-HONG YANG ET AL: "Polarization enhanced photoresponse of AlGaN p-i-n photodetectors : Enhanced photoresponse of AlGaN detectors", PHYSICA STATUS SOLIDI. A: APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE, vol. 212, no. 3, 1 March 2015 (2015-03-01), DE, pages 698 - 702, XP055383341, ISSN: 1862-6300, DOI: 10.1002/pssa.201431506
None
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (Schloßschmidstr. 5, München, 80639, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Bauelement (100) zum Detektieren von

Ultraviolettstrahlung mit einem Halbleiterkörper (2), der eine erste Halbleiterschicht (21) eines ersten

Ladungsträgertyps, eine zweite Halbleiterschicht (22) eines zweiten Ladungsträgertyps und eine dazwischen liegende aktive Schicht (23) aufweist, wobei

- der Halbleiterkörper auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert ist,

- die erste Halbleiterschicht n-dotiert ist,

- die zweite Halbleiterschicht p-dotiert ist,

- die aktive Schicht hinsichtlich deren

Materialzusammensetzung derart ausgebildet ist, dass im Betrieb des Bauelements eintreffende

Ultraviolettstrahlung von der aktiven Schicht zur

Erzeugung von Ladungsträgerpaaren absorbiert wird, und

- die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante

relaxiert ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1,

das ein UV-Detektor-Chip ist, und zur Erzielung eines hohen inneren elektrischen Feldes innerhalb der aktiven Schicht (23) die erste Halbleiterschicht (21) bezüglich deren

Gitterkonstante verspannt ist und die aktive Schicht

bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist, wobei die erste Halbleiterschicht einen Relaxationsgrad kleiner als 0,5 und die aktive Schicht einen Relaxationsgrad von mindestens 0 , 3 aufweist .

3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zur Erhöhung des inneren elektrischen Feldes - die erste Halbleiterschicht (21) bezüglich einer

darunter liegenden Pufferschicht (31) kompressiv

verspannt ist,

- die zweite Halbleiterschicht (22) bezüglich der aktiven Schicht (23) tensil verspannt ist, und

- die relaxierte aktive Schicht zwischen der kompressiv verspannten ersten Halbleiterschicht und der tensil verspannten zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. 4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (23) intrinsisch ausgebildet ist.

5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Halbleiterschicht (21) bezüglich deren Gitterkonstante verspannt ist.

6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Halbleiterschicht (22) bezüglich deren Gitterkonstante verspannt ist oder zumindest bereichsweise denselben Gitterparameter aufweist als die aktive Schicht (23) .

7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (23) vollständig relaxiert ist.

8. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Halbleiterschicht (21) und die aktive

Schicht (23) jeweils auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m <

1 und n+m < 1 basiert sind, wobei die erste Halbleiterschicht einen höheren Aluminiumanteil aufweist als die aktive

Schicht .

9. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sowohl die erste Halbleiterschicht (21) als auch die zweite Halbleiterschicht (22) auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert sind, wobei die erste

Halbleiterschicht einen höheren Aluminiumanteil aufweist als die zweite Halbleiterschicht.

10. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Halbleiterschicht (21), die zweite

Halbleiterschicht (22) und die aktive Schicht (23) jeweils auf AlmGai-n-mI nnN mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert sind, wobei die erste Halbleiterschicht einen Aluminiumanteil aufweist, der mindestens doppelt so hoch ist wie ein

Aluminiumanteil der zweiten Halbleiterschicht und/oder der aktiven Schicht.

11. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die aktive Schicht (23) und die erste

Halbleiterschicht (21) hinsichtlich deren Schichtdicken und Aluminiumanteile derart ausgebildet sind, dass die erste Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante verspannt bleibt und die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante zumindest teilweise relaxiert ist, wobei die aktive Schicht eine größere Schichtdicke und/oder einen geringeren

Aluminiumanteil aufweist als die erste Halbleiterschicht.

12. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Halbleiterschicht (22) eine geringere Schichtdicke, einen geringeren Aluminiumanteil und eine höhere Dotierkonzentration aufweist als die erste

Halbleiterschicht (21).

Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Halbleiterkörper (2) auf eine Pufferstruktur (3) aufgewachsen ist, wobei

- die erste Halbleiterschicht (21) an die Pufferstruktur angrenzt,

- die Pufferstruktur auf AlmGai-mN mit 0 < m < 1 basiert und undotiert ist, und

- die erste Halbleiterschicht und die Pufferstruktur

zumindest an deren gemeinsamer Grenzfläche denselben lateralen Gitterparameter aufweisen.

14. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,

bei dem ein mittlerer Aluminiumanteil von der Pufferstruktur (3) über die erste Halbleiterschicht (21), die aktive Schicht (23) und zu der zweiten Halbleiterschicht (22) hin monoton abnimmt.

15. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen strahlungsdurchlässigen Träger (1) und eine

strahlungsdurchlässige Kontaktschicht (5) aufweist, wobei

- der Halbleiterkörper (2) zwischen dem Träger und der Kontaktschicht angeordnet ist,

- die Kontaktschicht aus einem transparenten elektrisch leitfähigen Oxid gebildet ist, und

- der Träger und die Kontaktschicht jeweils eine

Strahlungsdurchtrittsfläche (11, 51) des Bauelements aufweisen .

16. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Halbleiterschicht (21) eine n-dotierte AlGaN-Schicht ist, die aktive Schicht (23) eine intrinsisch ausgebildete AlGaN-Schicht oder AlGalnN ist und eine

Übergangsschicht (24) aus AlGaN oder AlGalnN zwischen der ersten Halbleiterschicht und der aktiven Schicht angeordnet ist, wobei

- die Übergangsschicht intrinsisch ausgebildet ist,

- die Übergangsschicht einen Aluminiumanteil aufweist, der mindestens doppelt so hoch ist wie ein Aluminiumanteil der aktiven Schicht, und

- die Übergangsschicht eine Schichtdicke aufweist, die

höchstens 30% einer Schichtdicke der aktiven Schicht beträgt .

17. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten:

- Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (1);

- Aufbringen einer Pufferstruktur (3) auf das

Aufwachssubstrat ;

- Aufbringen des Halbleiterkörpers (2) mit der ersten

Halbleiterschicht (21), der aktiven Schicht (23) und der zweiten Halbleiterschicht (22) in der genannten

Reihenfolge auf die Pufferstruktur; und

- Ausbilden der aktiven Schicht auf der ersten

Halbleiterschicht derart, dass die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist.

18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,

bei dem die Pufferstruktur (3) und der Halbleiterkörper (2) epitaktisch auf das Aufwachssubstrat (1) abgeschieden werden, wobei ein vorgegebener Relaxationsgrad der aktiven Schicht (23) durch Einstellen derer Schichtdicke und/oder durch

Einstellen von Wachstumsparametern realisiert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,

bei dem - das Aufwachssubstrat (1) strahlungsdurchlässig

ausgestaltet ist, und

- die erste Halbleiterschicht (21) hinsichtlich deren Schichtdicke derart ausgebildet wird, dass diese als Filter für Strahlungsanteile mit Energien höher als die

Bandlücke der aktiven Schicht wirkt.

Description:
Beschreibung

Bauelement zum Detektieren von UV-Strahlung und Verfahren zur Herstellung eines Bauelements

Es wird ein Bauelement zum Detektieren von

Ultraviolettstrahlung (UV-Strahlung) angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements zum Detektieren von UV-Strahlung angegeben.

Bei der Detektion von UV-Strahlung ist eine hohe

Empfindlichkeit eines Detektors im UV-Bereich erwünscht.

Hingegen soll möglicher Einfluss von Strahlung etwa im sichtbaren oder im infraroten Spektralbereich unterdrückt werden.

Eine Aufgabe ist es, ein Bauelement zum Detektieren von UV- Strahlung mit einer verbesserten Quanteneffizienz und einer erhöhten Empfindlichkeit im UV-Bereich anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein kostengünstiges und vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Bauelements anzugeben .

In mindestens einer Ausführungsform eines Bauelements zum Detektieren von Ultraviolettstrahlung weist dieses einen

Halbleiterkörper auf, der eine erste Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps, eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps und eine dazwischen liegende aktive Schicht aufweist. Der Halbleiterkörper ist etwa auf Al m Gai- n - m In n N mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert. Die aktive Schicht ist insbesondere hinsichtlich deren

Materialzusammensetzung derart ausgebildet, dass die im

Betrieb des Bauelements eintreffende Ultraviolettstrahlung von der aktiven Schicht zur Erzeugung von Ladungsträgerpaaren absorbiert wird. Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht können n-dotiert beziehungsweise p-dotiert sein oder umgekehrt. Bevorzugt ist die aktive Schicht

bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert. Die aktive Schicht und die erste Halbleiterschicht können verschiedene

Gitterparameter aufweisen.

Unter einem Gitterparameter einer Schicht ist insbesondere ein tatsächlicher etwa in einem Halbleiterkörper

vorzufindender lateraler Gitterabstand dieser Schicht zu verstehen. Unter einer Gitterkonstante einer Schicht ist insbesondere ein lateraler Gitterabstand dieser Schicht im vollständig relaxierten Zustand zu verstehen. Die

Gitterkonstante ist somit eine materialspezifische Größe, während der Gitterparameter von dem Zustand der betreffenden Schicht abhängt und kann daher verschiedene Werte annehmen, zum Beispiel wenn die betreffende Schicht teilweise

verspannt, maximal verspannt oder teilweise relaxiert ist.

Unter einer lateralen Richtung wird allgemein eine Richtung verstanden, die entlang, insbesondere parallel zu einer

Haupterstreckungsfläche, etwa parallel zu einer

Wachstumsoberfläche der aktiven Schicht verläuft. Unter einer vertikalen Richtung wird demgegenüber eine Richtung

verstanden, die quer, insbesondere senkrecht zu der

Haupterstreckungsebene der aktiven Schicht gerichtet ist. Zum Beispiel ist die vertikale Richtung parallel zu einer

Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers gerichtet. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind

vorzugsweise senkrecht zueinander. Es wurde überraschend festgestellt, dass ein besonders hohes inneres elektrisches Feld (Englisch: built-in electrical field) in der aktiven Schicht erzielt ist, wenn die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist. Dies widerspricht nämlich der üblichen Erfahrung, dass relaxierte Schichten Defekte ausbilden und dadurch erhöhte Verluste aufweisen. Die Erzielung eines hohen inneren elektrischen Feldes ist in diesem Fall auf den piezoelektrischen Effekt, insbesondere auf das Zusammenspiel zwischen spontanem

Polarisationsfeld und piezoelektrischem Feld innerhalb der aktiven Schicht zurückzuführen. Beim piezoelektrischen Effekt entstehen innere elektrische Felder durch mechanische

Verspannungen . Die Richtung der Verspannung spielt dabei eine entscheidende Rolle für die piezoelektrischen Felder und somit für das gesamte innere elektrische Feld in der aktiven Schicht. Ist die aktive Schicht bezüglich deren

Gitterkonstante verspannt, etwa kompressiv verspannt, kann das innerhalb der aktiven Schicht erzeugte piezoelektrische Feld dem innerhalb der aktiven Schicht erzeugten spontanen Polarisationsfeld entgegenwirken, wodurch das gesamte innere elektrische Feld in der aktiven Schicht geschwächt wird. Ist die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante hingegen relaxiert ausgebildet, wird das innerhalb der aktiven Schicht erzeugte piezoelektrische Feld reduziert, insbesondere auf Null reduziert, wodurch insgesamt ein hohes elektrisches Feld innerhalb der aktiven Schicht erzielt ist.

Da die durch die Strahlungsabsorption generierten

Ladungsträger in Form von Elektron-Loch-Paaren vom inneren elektrischen Feld in der aktiven Schicht getrennt werden, sodass Elektronen zum positiven Potential etwa zur p- leitenden zweiten Halbleiterschicht driften und Löcher zum negativen Potential etwa zur n-leitenden ersten Halbleiterschicht driften, führt ein hohes inneres elektrisches Feld in der aktiven Schicht zu einem besonders effizienten Transport von den photoelektrisch generierten Ladungsträgern, wodurch die Effizienz bzw. die

Empfindlichkeit des Bauelements besonders erhöht sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die erste Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante verspannt, etwa kompressiv verspannt. Insbesondere grenzt die erste Halbleiterschicht unmittelbar an die aktive Schicht an. Auch ist es möglich, dass die aktive Schicht an eine

Übergangsschicht angrenzt, wobei die Übergangsschicht

insbesondere pseudomorph auf die erste Halbleiterschicht aufgewachsen ist. Es wurde festgestellt, dass die Verstärkung des inneren elektrischen Feldes innerhalb der aktiven Schicht zusätzlich erhöht ist, wenn die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante relaxiert ist und die erste

Halbleiterschicht gleichzeitig bezüglich deren

Gitterkonstante verspannt, bevorzugt kompressiv verspannt ist. Bei einer kompressiven Verspannung werden laterale

Gitterabstände der ersten Halbleiterschicht zusammengepresst . Das dadurch entstehende piezoelektrische Feld in der ersten Halbleiterschicht führt insbesondere zu einer zusätzlichen Verstärkung des inneren elektrischen Feldes innerhalb der aktiven Schicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die aktive Schicht intrinsisch ausgebildet. Ist die aktive

Schicht intrinsisch - also eigenleitend - ausgebildet, kann die aktive Schicht undotiert oder im Wesentlichen undotiert sein. Unter einer im Wesentlichen undotierten Schicht ist insbesondere eine Schicht zu verstehen, die

herstellungsbedingt Spuren von Dotierstoffen oder eine derart geringe Dotierkonzentration aufweist, dass deren Eigenschaften von der Dotierung nicht oder unwesentlich beeinflusst sind. Aufgrund der intrinsisch ausgebildeten aktiven Schicht grenzt die n-leitende erste Halbleiterschicht nicht unmittelbar an die p-leitende zweite Halbleiterschicht an, wodurch im Vergleich zu konventionellen Dioden eine größere Raumladungszone bei Anlegen einer Sperrspannung gebildet wird, in der Photonen zur Erzeugung von

Ladungsträgerpaaren absorbiert werden.

Das Bauelement ist somit bevorzugt als UV-Detektor

insbesondere mit einer PIN-Diodenstruktur (Positive Intrinsic Negative) beziehungsweise mit einem PIN-Übergang

ausgestaltet. Beispielsweise ist das Bauelement eine PIN- Diode. Die aktive Schicht ist etwa hinsichtlich deren

Materialzusammensetzung derart eingerichtet, dass UV- Strahlung im Betrieb des Bauelements von der aktiven Schicht absorbiert wird, wodurch Ladungsträger insbesondere in Form von Elektron-Loch-Paaren in der aktiven Schicht generiert werden können. Werden in der aktiven Schicht Ladungsträger verschiedener elektrischer Ladungen etwa durch

Strahlungsabsorption erzeugt, können Detektorsignale in Form von elektrischen Signalen generiert werden, indem

unterschiedliche Ladungsträger je nach deren elektrischen Ladungen in die erste oder in die zweite Halbleiterschicht driften. Die in die aktive Schicht einfallenden Photonen werden somit durch den inneren Photoeffekt in einen

elektrischen Strom umgewandelt. Alternativ ist es auch denkbar, dass die aktive Schicht schwach dotiert ist. Unter einer schwach dotierten Schicht wird allgemein eine Schicht verstanden, die eine Dotierkonzentration von weniger als ΙΟ-^ cm " ^ insbesondere von weniger als 10^ cm-3 aufweist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die zweite Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante verspannt oder weist zumindest bereichsweise, etwa entlang einer lateralen Richtung, denselben Gitterparameter wie die aktive Schicht auf. Die zweite Halbleiterschicht kann

zumindest an deren der aktiven Schicht zugewandter Oberfläche einen Gitterparameter aufweisen, die einem Gitterparameter oder einer Gitterkonstante der aktiven Schicht entspricht beziehungsweise identisch oder im Wesentlichen identisch ist. Bevorzugt ist die zweite Halbleiterschicht in Bezug auf die aktive Schicht verspannt, etwa tensil verspannt. Die

mechanisch relaxierte aktive Schicht ist in diesem Fall zwischen zwei mechanisch verspannten Halbleiterschichten angeordnet, bevorzugt zwischen der kompressiv verspannten ersten Halbleiterschicht und der tensil verspannten zweiten

Halbleiterschicht, wodurch das innere elektrische Feld in der aktiven Schicht zusätzlich erhöht ist. Insbesondere befindet sich die aktive Schicht sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Halbleiterschicht im direkten mechanischen

Kontakt.

Unter einer kompressiv verspannten Schicht wird allgemein eine Schicht verstanden, deren materialspezifische

Gitterkonstante größer als der tatsächliche laterale

Gitterabstand, nämlich der Gitterparameter der betreffenden Schicht etwa im Halbleiterkörper ist. Unter einer tensil verspannten Schicht wird allgemein eine Schicht verstanden, deren materialspezifische Gitterkonstante kleiner als der tatsächliche laterale Gitterabstand, nämlich der

Gitterparameter der betreffenden Schicht etwa im

Halbleiterkörper ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die aktive Schicht einen Relaxationsgrad von mindestens 0,3, etwa mindestens 0,5, insbesondere mindestens 0,7 oder bevorzugt mindestens 0,9 auf.

Unter einem Relaxationsgrad G einer Schicht A wird

insbesondere ein Betrag eines Quotienten aus der relativen lateralen Gitterfehlpassung Gl = (al - af)/af und der relaxierten Gitterfehlpassung Gr = (ar - af)/af verstanden, nämlich G = |G1/Gr|= | (al-af) / (ar-af) I , wobei

- al der Gitterparameter der Schicht A entlang der

lateralen Richtung etwa entlang einer

Wachstumsoberfläche der Schicht A ist,

- ar die Gitterkonstante der Schicht A ist, also der

Gitterparameter der Schicht A im vollständig entspannten beziehungsweise im vollständig relaxierten Zustand, und

- af ein Referenzgitterabstand für die Bestimmung des

Relaxationsgrads der Schicht A ist, wobei der

Referenzgitterabstand insbesondere Gitterparameter oder Gitterkonstante einer Schicht ist, auf die die Schicht A aufgewachsen ist. Zum Beispiel kann der

Referenzgitterabstand Gitterkonstante eines

Aufwachssubstrats , Gitterparameter oder Gitterkonstante einer Pufferschicht bzw. einer an die Schicht A

unmittelbar angrenzenden Schicht sein. Im Zweifel kann af als Gitterparameter einer Schicht angenommen werden, auf die die Schicht A unmittelbar aufgebracht ist.

Der Relaxationsgrad gibt somit den Grad des Abbaus der mechanischen Spannungen innerhalb der betreffenden Schicht an. Bei vollständiger Relaxation ist G = 1, da al und ar identisch sind. Bei maximaler Verspannung, etwa bei

pseudomorphem Wachstum, ist G = 0, da al den Wert des Referenzgitterabstands af annimmt. Im letzteren Fall ist die Gitterstruktur der betreffenden Schicht entlang der lateralen Richtung maximal verzehrt, sodass die mechanische Spannung in der betreffenden Schicht am höchsten ist.

Bevorzugt ist die aktive Schicht vollständig relaxiert.

Weiterhin bevorzugt sind/ist die erste und/oder die zweite Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante maximal oder im Wesentlichen maximal verspannt. Mit anderen Worten kann deren Relaxationsgrad G Null oder nahe Null sein. In solchen Fällen können die piezoelektrischen Felder etwa an Grenzflächen zwischen der aktiven Schicht und den

benachbarten Halbleiterschichten besonders verstärkt sein, wodurch eine entsprechend hohe Feldstärke des inneren

elektrischen Feldes in der aktiven Schicht erzielt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste und/oder die zweite Halbleiterschicht teilweise verspannt sind/ist und dabei einen Relaxationsgrad insbesondere kleiner 0,5, etwa kleiner als 0,3, bevorzugt kleiner als 0,2 oder kleiner als 0,1 aufweisen/aufweist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Halbleiterkörper auf Al m Gai- n -mI n n N mit 0 < n < 1 und m = 0 basiert. Insbesondere ist die erste Halbleiterschicht eine n- dotierte GaN-Schicht, die aktive Schicht etwa eine

intrinsisch ausgebildete InGaN-Schicht und die zweite

Halbleiterschicht eine p-dotierte GaN-Schicht. Der

Halbleiterkörper kann auf einer reinen GaN-Schicht als

Pufferschicht ausgebildet sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die erste Halbleiterschicht und die aktive Schicht jeweils auf Al m Gai- n -mI n n N mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 basiert. Zum Beispiel ist die aktive Schicht auf AlGaN oder auf AlGaInN basiert. Der Aluminiumgehalt der aktiven Schicht bestimmt insbesondere eine Grenzwellenlänge (Englisch: cut- off wavelength) des empfindlichen Spektralbereichs des

Bauelements. Mit zunehmendem Aluminiumgehalt verschiebt sich die Grenzwellenlänge in Richtung kürzerer Wellenlänge. Wird Indium der aktiven Schicht zugesetzt, verschiebt sich die Grenzwellenlänge in Richtung längerer Wellenlänge. Weist die aktive Schicht sowohl Aluminium als auch Indium auf, kann die Grenzwellenlänge des empfindlichen Spektralbereichs

vereinfacht und präzise eingestellt werden. UV-Detektoren basierend auf AlGaN beziehungsweise auf AlGaInN sind

gegenüber konventionellen Photodioden etwa aus Silizium dahingehend besonders bevorzugt, dass sie auch ohne externe Filter unempfindlich gegenüber sichtbarem und/oder infrarotem Licht sind. Außerdem zeigen solche Bauelemente kaum oder keine Degradation bei Bestrahlung mit UV-Licht. Insbesondere ist das hier beschriebene Bauelement frei von externen

Filtern, etwa frei von Filtern außerhalb des

Halbleiterkörpers.

Es wurde festgestellt, dass das spontane Polarisationsfeld insbesondere von dem Aluminiumanteil der einzelnen Schichten des Halbleiterkörpers abhängt. Gleichzeitig beeinflussen die Aluminiumanteile die Leitungs- bzw. Valenzbandkanten der Halbleiterschichten und somit auch die Fermi-Niveaus der Halbleiterschichten. Die Unterschiede in den Fermi-Niveaus tragen wiederum zur Erhöhung des inneren elektrischen Feldes innerhalb der aktiven Schicht bei. Zur Einstellung der Fermi- Niveaus können die Halbleiterschichten außerdem entsprechend hoch n- beziehungsweise p-dotiert sein. Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele des

Bauelements mit unterschiedlichen bevorzugten Ausgestaltungen hinsichtlich Aluminiumanteile, Schichtdicken und/oder

Dotierung der Schichten des Halbleiterkörpers angegeben, welche unter anderem zur zusätzlichen Erhöhung des inneren elektrischen Feldes in der aktiven Schicht besonders geeignet sind .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die erste Halbleiterschicht einen höheren Aluminiumanteil auf als die aktive Schicht. In diesem Fall können sowohl die erste Halbleiterschicht als auch die aktive Schicht

aluminiumhaltig sein. Insbesondere wird der AI-Anteil mit m in Al m Gai- m N oder in Al m Gai- n -mI n n N mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1 angegeben. Zum Beispiel beträgt der AI-Anteil m in der aktiven Schicht zwischen einschließlich 5% und 30%, etwa zwischen einschließlich 10% und 20%. Der AI-Anteil in der ersten Halbleiterschicht kann zwischen einschließlich 20% und 80%, etwa zwischen einschließlich 30% und 60% oder zwischen einschließlich 40% und 60% sein. Mit einem derart hohen

Aluminiumanteil kann die Halbleiterschicht eine ausreichend große elektrische Querleitfähigkeit aufweisen, sodass auf eine StromaufWeitungsschicht etwa unmittelbar auf der ersten Halbleiterschicht verzichtet werden kann. Des Weiteren kann ein erster Kontakt zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht etwa unmittelbar auf der ersten

Halbleiterschicht ausgebildet bzw. angeordnet werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die erste Halbleiterschicht und die aktive Schicht jeweils auf Al m Gai- n -mI n n N mit 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1

basiert, wobei die erste Halbleiterschicht einen höheren Aluminiumanteil aufweist als die aktive Schicht. Zum Beispiel sind sowohl die erste Halbleiterschicht als auch die zweite Halbleiterschicht auf AlGaN basiert. Bevorzugt weist die erste Halbleiterschicht einen Aluminiumanteil auf, der höher ist als der Aluminiumanteil der zweiten Halbleiterschicht, etwa mindestens doppelt oder mindestens dreimal so hoch wie der Aluminiumanteil der zweiten Halbleiterschicht.

Gemäß einer Ausführungsvariante des Bauelements ist die aktive Schicht auf AlGaN oder auf AlGalnN basiert.

Insbesondere weist die erste Halbleiterschicht einen

Aluminiumanteil auf, der mindestens doppelt oder dreimal so hoch ist wie ein Aluminiumanteil der zweiten

Halbleiterschicht und/oder der aktiven Schicht. Die aktive Schicht und die zweite Halbleiterschicht können einen im Wesentlich gleichen Aluminiumanteil aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Aluminiumanteile der aktiven Schicht und der zweiten Halbleiterschicht höchstens um 50%, zum Beispiel höchstens um 30% oder höchstens um 10%

voneinander unterscheiden.

Insbesondere weist die zweite Halbleiterschicht einen

Aluminiumanteil zwischen einschließlich 0% und 15%, etwa zwischen einschließlich 5% und 15% oder zwischen

einschließlich 5% und 10% auf. Zum Beispiel ist eine

vertikale Schichtdicke der zweiten Halbleiterschicht zwischen einschließlich 5 nm und 60 nm, etwa zwischen einschließlich 10 nm und 60 nm oder zwischen einschließlich 10 nm und 30 nm. Das Bauelement weist eine Strahlungseintrittsfläche auf, die bevorzugt auf einer p-dotierten Seite des Bauelements, etwa auf der Seite der p-dotierten zweiten Halbleiterschicht ausgebildet ist. Aufgrund der vergleichsweise geringen

Schichtdicke der zweiten Halbleiterschicht kann UV-Strahlung ohne große Absorptionsverluste durch die zweite Halbleiterschicht hindurch zur aktiven Schicht gelangen.

Alternativ oder ergänzend kann das Bauelement eine oder eine weitere Strahlungseintrittsfläche aufweisen, die auf einer n- dotierten Seite des Bauelements, etwa auf der Seite der n- dotierten ersten Halbleiterschicht ausgebildet ist. Aufgrund des vergleichsweise hohen Aluminiumgehalts in der n-dotierten ersten Halbleiterschicht kann UV-Strahlung selbst bei einer im Vergleich zu der zweiten Halbleiterschicht größeren

Schichtdicke ohne große Absorptionsverluste durch die erste Halbleiterschicht hindurch zur aktiven Schicht gelangen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die aktive Schicht und die erste Halbleiterschicht

hinsichtlich deren Schichtdicken und Aluminiumanteile derart ausgebildet, dass die erste Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante verspannt bleibt und die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante zumindest teilweise relaxiert ist. Insbesondere weist die aktive Schicht eine größere

Schichtdicke und/oder einen geringeren Aluminiumanteil auf als die erste Halbleiterschicht. Zwar kann die Relaxation der aktiven Schicht durch geeignetes Einstellen von

Wachstumsparametern erzielt werden. Wird die aktive Schicht jedoch ausreichend dick ausgebildet, kann eine Relaxation der aktiven Schicht insbesondere durch Ausbildung sogenannter Gleitlinien vereinfacht erzielt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die zweite Halbleiterschicht eine geringere Schichtdicke auf als die erste Halbleiterschicht. Auch kann die zweite

Halbleiterschicht im Vergleich zu der ersten

Halbleiterschicht einen geringeren Aluminiumanteil und/oder eine höhere Dotierkonzentration aufweisen. Bevorzugt ist die erste Halbleiterschicht hinsichtlich deren Schichtdicke derart ausgebildet, dass diese als Filterschicht für Anteile der zu detektierenden Strahlung mit Energien höher als die Bandlücke der aktiven Schicht wirkt. Die Bandlücke der aktiven Schicht hängt insbesondere von deren Aluminium- und Indiumgehalt ab und bestimmt insbesondere die sogenannte Grenzwellenlänge des empfindlichen Spektralbereichs des Bauelements. Zum Bespiel wirkt die erste Halbleiterschicht als Filterschicht für Strahlungsanteile mit Wellenlängen kleiner als 250 nm, oder kleiner als 200 nm oder zumindest für Strahlungsanteile mit Wellenlängen zwischen etwa 100 nm und 250 nm gebildet ist. Zum Beispiel ist die erste

Halbleiterschicht eine n-dotierte auf AlGaN basierte Schicht mit einer Schichtdicke zwischen einschließlich 50 nm und 800 nm, etwa einschließlich 50 nm und 300 nm, etwa zwischen einschließlich 100 nm und 300 nm oder zwischen einschließlich 200 nm und 300 nm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Halbleiterkörper auf eine Pufferstruktur aufgewachsen, etwa epitaktisch abgeschieden. Insbesondere ist die Pufferstruktur zwischen dem Halbleiterkörper und einem Träger des

Bauelements, etwa einem Aufwachssubstrat beispielsweise aus Silizium oder aus Saphir, angeordnet. Die erste

Halbleiterschicht grenzt etwa an die Pufferstruktur an.

Bevorzugt ist die Pufferstruktur undotiert. Die

Pufferstruktur kann auf Al m Gai- m N mit 0 < m < 1 basiert sein. Die Pufferstruktur kann frei von Aluminium oder

aluminiumhaltig sein. Insbesondere weist die Pufferschicht einen höheren Aluminiumanteil auf als die erste

Halbleiterschicht. Die erste Halbleiterschicht ist bevorzugt derart auf die Pufferschicht aufgewachsen, dass die erste Halbleiterschicht in Bezug auf die Pufferschicht

beziehungsweise auf den Träger hinsichtlich der Gitterkonstante verspannt ist. Insbesondere weisen die erste Halbleiterschicht und die Pufferstruktur zumindest an deren gemeinsamer Grenzfläche denselben Gitterparameter auf. Die erste Halbleiterschicht ist bevorzugt auf die Pufferstruktur pseudomorph aufgewachsen und ist somit in Bezug auf die

Pufferstruktur maximal verspannt. Abgesehen davon ist es auch denkbar, dass die erste Halbleiterschicht in Bezug auf die Pufferschicht beziehungsweise auf den Träger lediglich teilweise verspannt ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist dieses derart ausgebildet, dass ein Aluminiumanteil,

insbesondere ein mittlerer Aluminiumanteil, von der

Pufferstruktur über die erste Halbleiterschicht, die aktive Schicht und zu der zweiten Halbleiterschicht hin monoton abnimmt. Bei einer derartigen Ausgestaltung des Verlaufs des Aluminiumanteils kann ein im Hinblick auf die

Kristallqualität hochwertiges Bauelement mit großer

Lebensdauer vereinfacht hergestellt werden. Auch sorgt eine solche Ausgestaltung für die Realisierung eines verstärkten inneren elektrischen Feldes in der aktiven Schicht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist der Träger des Bauelements strahlungsdurchlässig. Das Bauelement kann eine strahlungsdurchlässige Kontaktschicht aufweisen, die insbesondere aus einem transparenten elektrisch

leitfähigen Oxid gebildet ist. Der Halbleiterkörper ist in der vertikalen Richtung etwa zwischen dem Träger und der Kontaktschicht angeordnet. Sowohl der Träger als auch die Kontaktschicht können jeweils eine

Strahlungsdurchtrittsfläche für die zu detektierende

elektromagnetische Strahlung aufweisen. Über diese

Strahlungsdurchtrittsfläche, die insbesondere als Strahlungseintrittsfläche des Bauelements dient, kann UV- Strahlung in die aktive Schicht eingekoppelt und dort

absorbiert werden. Insbesondere ist die erste

Halbleiterschicht zwischen der aktiven Schicht und dem Träger angeordnet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Übergangsschicht insbesondere aus AlGaN zwischen der ersten Halbleiterschicht und der aktiven Schicht auf. Bevorzugt ist die erste Halbleiterschicht eine n-dotierte AlGaN-Schicht. Die aktive Schicht kann eine intrinsisch ausgebildete AlGaN-Schicht oder eine AlGaInN-Schicht sein. Bevorzugt ist die Übergangsschicht intrinsisch ausgebildet und kann einen Aluminiumanteil aufweisen, der mindestens doppelt so hoch ist wie ein Aluminiumanteil der aktiven

Schicht. Insbesondere weist die Übergangsschicht eine

Schichtdicke auf, die höchstens 30%, etwa höchstens 20% oder höchstens 10% und insbesondere mindestens 5% oder mindestens 3% einer Schichtdicke der aktiven Schicht beträgt. Die

Übergangsschicht ist bevorzugt in Bezug auf die erste

Halbleiterschicht verspannt, insbesondere maximal verspannt ausgebildet. Die Übergangschicht und die aktive Schicht können bis dieselbe Materialzusammensetzung aufweisen.

Allerdings können sie verschiedene Aluminiumanteile

aufweisen. Die Aluminiumanteile in der Übergangsschicht und in der ersten Halbleiterschicht sind bevorzugt gleich oder unterscheiden sich etwa höchstens um 50%, 40%, 30%, 20% oder höchstens um 10% voneinander. Mit der Übergangsschicht kann eine hohe Kristallqualität des Halbleiterkörpers erzielt werden, wobei die Übergangsschicht aufgrund des höheren

Aluminiumanteils etwa gleichzeitig als

Stromaufweitungsschicht für die aktive Schicht dienen kann. Abweichend davon kann die Übergangsschicht jedoch optional sein .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist Pufferstruktur mehrschichtig ausgebildet. Insbesondere weist die Pufferstruktur Teilschichten auf, die verschiedene

Materialzusammensetzungen aufweisen. Zum Beispiel enthält die Pufferschicht eine erste Teilschicht aus A1N und eine zweite Teilschicht aus AlGaN. Insbesondere ist die erste Teilschicht in vertikaler Richtung zwischen dem Träger und der zweiten

Teilschicht angeordnet. Zum Beispiel wird bei der Herstellung des Bauelements die zweite Teilschicht auf die erste

Teilschicht abgeschieden. In einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements wird ein Aufwachssubstrat bereitgestellt. Eine Pufferstruktur wird auf das Aufwachssubstrat

aufgebracht. Ein Halbleiterkörper mit einer ersten

Halbleiterschicht, einer aktiven Schicht und einer zweiten Halbleiterschicht wird in der genannten Schichtreihenfolge auf die Pufferstruktur aufgebracht. Die aktive Schicht wird auf der ersten Halbleiterschicht beispielsweise hinsichtlich deren Schichtdicke, Materialauswahl oder durch geeignetes Einstellen von Wachstumsparametern wie etwa Druck und

Temperatur derart ausgebildet, dass die aktive Schicht bezüglich deren Gitterkonstante insbesondere in Bezug auf die erste Halbleiterschicht oder auf die Pufferstruktur und/oder auf das Aufwachssusbtrat relaxiert ist. Analog kann die erste Halbleiterschicht auf der Pufferstruktur beispielsweise hinsichtlich deren Schichtdicke, Materialauswahl oder durch geeignetes Einstellen von Wachstumsparametern wie etwa Druck und Temperatur derart ausgebildet werden, dass die erste Halbleiterschicht bezüglich deren Gitterkonstante insbesondere in Bezug auf die Pufferstruktur und/oder auf das Aufwachssusbtrat verspannt, insbesondere kompressiv verspannt ist . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Pufferstruktur und der Halbleiterkörper epitaktisch auf das Aufwachssubstrat abgeschieden. Ein vorgegebener

Relaxationsgrad der aktiven Schicht kann durch Einstellen der Schichtdicke der jeweiligen Schicht und/oder durch Einstellen von Wachstumsparametern realisiert werden. Bevorzugt wird die aktive Schicht bereits beim Wachstum durch Ausbildung

von sogenannten Misfitversetzungen relaxiert.

Diese sogenannte plastische Relaxation kann zunächst

thermisch aktiviert werden, wobei Misfitversetzungen durch Bildung von Gleitlinien erzeugt werden. Das makroskopische Verhalten bei fortgeschrittener Relaxation kann etwa mittels Röntgentopographie oder Röntgendiffraktometrie untersucht werden, bei der Schichtdicke und Gitterparameterabweichung der betreffenden Schicht von der Pufferstruktur oder von dem Aufwachssubstrat gemessen werden. Aus der

Gitterparameterabweichung kann der Relaxationsgrad der jeweiligen Schichten bestimmt werden. Weitere Methoden zum Abbau von Verspannungen, etwa durch Ausbildung von Welligkeit oder durch Interdiffusion an der Wachstumsoberfläche einer Epitaxieschicht sind auch denkbar.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Aufwachssubstrat strahlungsdurchlässig ausgebildet. Die erste Halbleiterschicht ist insbesondere eine n-dotierte

Halbleiterschicht, wobei die erste Halbleiterschicht

hinsichtlich deren Schichtdicke derart ausgebildet wird, dass diese als Filter für Strahlungsanteile mit Energien höher als die Bandlücke der aktiven Schicht, etwa für Strahlungsanteile mit Wellenlängen insbesondere kleiner als 250 nm oder kleiner als 220 nm oder kleiner als 200 nm wirkt.

Das oben beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt .

Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und

Weiterbildungen des Bauelements sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Figur 1A ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in

schematischen Schnittansicht,

Figur 1B ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in

Draufsicht,

Figur 2A eine schematische Darstellung von Gitteranordnung bei Homoepitaxie,

Figur 2B eine schematische Darstellung von Gitteranpassung bei Heteroepitaxie,

Figur 2C eine schematische Darstellung von Gitterrelaxation bei Heteroepitaxie,

Figur 3 den Verlauf der E-Feldstärke entlang einer

vertikalen Richtung bei unterschiedlichen Ausgestaltungen des Halbleiterkörpers, Figur 4 eine Simulation der Stromempfindlichkeit (Englisch: Responsivity) des Bauelements bei einer

vorderseitigen Detektierung, und Figur 5 eine Simulation der Stromempfindlichkeit des

Bauelements bei einer rückseitigen Detektierung.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur

Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden. Ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 ist in Figur

1A schematisch in Schnittansicht dargestellt. In Figur 1B ist ein Bauelement 100 in Draufsicht schematisch dargestellt. Insbesondere ist in Figur 1A eine Schnittansicht des in der Figur 1B dargestellten Bauelements 100 entlang der Linie ΑΑ λ .

Das Bauelement 100 weist einen Träger 1 und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper 2 auf. In der vertikalen Richtung ist eine Pufferstruktur 3 zwischen dem Träger 1 und dem Halbleiterkörper 2 angeordnet. Der Träger 1 ist etwa ein Aufwachssubstrat beispielsweise ein Saphirsubstrat. Bevorzugt ist der Träger 1 strahlungsdurchlässig. Das Bauelement 100 weist auf einer dem Träger 1 abgewandten Oberfläche des

Halbleiterkörpers 2 eine Kontaktschicht 5 auf. Ein erster Kontakt 41 und ein zweiter Kontakt 42 zur elektrischen

Kontaktierung des Bauelements 100 sind insbesondere

unmittelbar auf der ersten Halbleiterschicht 1 bzw. auf der Kontaktschicht 5 angeordnet. Das Bauelement 100 weist eine Vorderseite 101 und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite 102 auf. In der Figur 1A ist die Vorderseite 101 durch eine freistehende Oberfläche 51 der Kontaktschicht 5 definiert. Die Rückseite 102 ist durch eine freistehende Oberfläche 11 des Trägers 1 gebildet. Das Bauelement 100 ist insbesondere als UV-Detektor-Chip ausgebildet. Sowohl der Träger 1 als auch die Kontaktschicht 5 können jeweils eine

Strahlungsdurchtrittsfläche 11 bzw. 51 für die zu

detektierende elektromagnetische Strahlung aufweisen.

Der Halbleiterkörper 2 weist eine erste Halbleiterschicht 21 mit einer Schichtdicke Tl, eine zweite Halbleiterschicht 22 mit einer Schichtdicke T2 und eine zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht 23 mit einer Schichtdicke T3 auf. Die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 sind insbesondere n- bzw. p-dotiert. Die aktive Schicht 23 ist bevorzugt intrinsisch, nämlich eigenleitend ausgebildet. Die aktive Schicht 23 ist etwa zur Detektion von elektromagnetischer Strahlung

eingerichtet. Insbesondere weist das Bauelement 100 mit der zweiten Halbleiterschicht 22, der aktiven Schicht 23 und der ersten Halbleiterschicht 21 eine p-i-n-Diodenstruktur auf. Bevorzugt weist der Halbleiterkörper ein III-V- Halbleitermaterial auf oder besteht aus diesem.

Beispielsweise weisen die erste Halbleiterschicht 21 und/oder die zweite Halbleiterschicht 22 und/oder die aktive Schicht 23 eine auf AlGaN oder auf AlGalnN basierte Halbleiterschicht auf .

Der Halbleiterkörper 2 weist eine Übergangsschicht 24 mit einer Schichtdicke T4 auf. Die Übergangsschicht 24 ist insbesondere eine intrinsisch ausgebildete AlGaN-Schicht . Die Übergangsschicht 24 kann einen höheren Aluminiumanteil als die aktive Schicht 23 aufweisen. Die Übergangsschicht 24 ist in vertikaler Richtung zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und der aktiven Schicht 23 angeordnet. Die

Übergangsschicht 24 kann jedoch auch optional sein.

Des Weiteren weist Halbleiterkörper 2 eine Anschlussschicht 25 mit einer Schichtdicke T5 zwischen der zweiten

Halbleiterschicht 22 und der Kontaktschicht 5 auf, wobei die Anschlussschicht 5 eine p-leitende Halbleiterschicht, etwa eine p-dotierte GaN-Schicht sein kann. Durch die

Anschlussschicht 25 kann eine möglichst homogene

Stromverteilung in der zweiten Halbleiterschicht 22 erzielt werden. Insbesondere stehen die Anschlussschicht 25 und die zweite Halbleiterschicht 22 im direkten mechanischen Kontakt.

Die Pufferschicht 3 weist gemäß Figur 1A eine erste

Teilschicht 31 und eine zweite Teilschicht 32 auf. Die

Pufferschicht 3 ist bevorzugt undotiert ausgebildet. Die Teilschichten der Pufferschicht 3 können verschiedene

Materialzusammensetzungen und/oder verschiedene

Aluminiumanteile aufweist. Insbesondere weist die erste

Teilschicht 31, die zwischen dem Träger 1 und der zweiten Teilschicht 32 angeordnet ist, einen höheren Aluminiumanteil auf als die zweite Teilschicht 32. Zum Beispiel ist die erste Teilschicht 31 eine AIN-Schicht und die zweite Teilschicht 32 eine AlGaN-Schicht . Besonders bevorzugt enthält die Kontaktschicht 5 ein

transparentes leitfähiges Oxid (transparent conductive oxide, TCO) . Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, in der Regel Metalloxide, wie

beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Insbesondere besteht die Kontaktschicht 5 aus Indiumzinnoxid. Abweichend von Figur 1A ist es auch möglich, dass das Bauelement 100 frei von einer Kontaktschicht aus einem transparenten leitfähigen Oxid ist. In diesem Fall kann die Anschlussschicht 25 im Hinblick auf deren Dotierung und/oder Materialauswahl derart

ausgebildet sein, dass die Anschlussschicht 25 als

Kontaktschicht und/oder als StromaufWeitungsschicht für die zweite Halbleiterschicht 22 wirkt.

In Figur 1B ist das Bauelement 100 in Draufsicht auf dessen Vorderseite 101 schematisch dargestellt. In Draufsicht kann der Halbleiterkörper 2 eine Öffnung aufweisen, in der der erste Kontakt 41 angeordnet ist. Die Öffnung erstreckt sich entlang der vertikalen Richtung insbesondere von der

Vorderseite 101 durch die Anschlussschicht 25, die zweite Halbleiterschicht 22, die aktive Schicht 23, die

Übergangsschicht 24 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21. In allen lateralen Richtungen sind die Öffnung und damit auch der erste Kontakt 41 von dem Halbleiterkörper 2 umgeben. Der erste Kontakt 41 weist eine erste Kontaktstelle und einen ersten Kontaktfinger auf, der eine längliche Grundform aufweist und sich entlang einer lateralen Richtung von der Kontaktstelle weg erstreckt. Zur Erzielung einer

gleichmäßigen Stromverteilung kann der erste Kontaktfinger eine Länge aufweisen, die etwa mindestens 30%, 50% oder mindestens 70% einer Breite oder einer Länge einer Oberfläche auf der Vorderseite 101 des Bauelements 100 beträgt.

Der zweite Kontakt 42 ist U-förmig ausgebildet und umschließt den ersten Kontakt 41 zumindest bereichsweise. In der Figur 1B weist der zweite Kontakt 42 eine Kontaktstelle und zwei weitere Kontaktfinger auf, die sich von der Kontaktstelle lateral weg erstrecken. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Stromverteilung können die weiteren Kontaktfinger jeweils eine Länge aufweisen, die etwa mindestens 30%, 50% oder mindestens 70% der Breite oder Länge der Vorderseite 101 des Bauelements 100 beträgt. Die Kontaktfinger können jeweils eine Breite aufweisen, die zum Beispiel zwischen

einschließlich 1% und 5% der Breite oder Länge der

Vorderseite 101 des Bauelements 100 beträgt. Zum Beispiel ist die Breite eines Kontaktfingers zwischen einschließlich 3 ym und 10 ym. Die Kontakte 41 und 42 bedecken insgesamt

bevorzugt höchstens 10%, höchstens 5% oder höchstens 3% der Vorderseite des Bauelements 100. Abweichend von Figur 1B ist es auch möglich, dass der erste Kontakt 41 und/oder der zweite Kontakt 42 andere Formen aufweisen/aufweist.

Gemäß einer Ausführungsvariante können die erste

Halbleiterschicht 21 und die aktive Schicht 23 derart

ausgebildet sein, dass die erste Halbleiterschicht 21 n- dotiert und bezüglich deren Gitterkonstante in Bezug auf die Pufferstruktur 3 verspannt ist. Die erste Halbleiterschicht 21 und die Pufferstruktur 3 können denselben Gitterparameter, etwa denselben lateralen Gitterparameter aufweisen. Zum

Beispiel kann die erste Halbleiterschicht 21 pseudomorph und epitaktisch auf die Pufferschicht 3 aufgebracht sein. In diesem Fall ist die erste Halbleiterschicht 21 in Bezug auf die Gitterstruktur 3 maximal verspannt. Es ist möglich, dass die erste Halbleiterschicht 21, die Übergangsschicht 24 und die Pufferstruktur 3 oder zumindest die zweite Teilschicht 32 der Pufferstruktur 3 denselben lateralen Gitterparameter aufweisen. Auch ist es möglich, dass die erste

Halbleiterschicht 21 in Bezug auf die Pufferstruktur 3 lediglich teilweise verspannt ist. In diesem Fall können die erste Halbleiterschicht 21 und die Pufferstruktur 3

verschiedene Gitterparameter aufweisen.

Die aktive Schicht 23 ist hinsichtlich deren Gitterkonstante in Bezug auf die erste Halbleiterschicht 21 und/oder in Bezug auf die Gitterstruktur 3 relaxiert, bevorzugt vollständig relaxiert. Die zweite Halbleiterschicht 22 kann hinsichtlich deren Gitterkonstante in Bezug auf die erste

Halbleiterschicht 21 und/oder in Bezug auf die Gitterstruktur 3 relaxiert ausgebildet sein. Die zweite Halbleitschicht 22 und/oder die Anschlussschicht 25 können/kann jedoch in Bezug auf die intrinsisch ausgebildete aktive Schicht 23 verspannt, insbesondere maximal verspannt sein. In den Figuren 2A bis 2C sind beispielhafte Gitteranordnungen insbesondere entlang einer durch die Linie BB λ angedeuteten Wachstumsgrenzoberfläche dargestellt .

Bei einer Homoepitaxie, bei der gleiches Material aufeinander aufgewachsen wird, sind die Gitterparameter benachbarter Schichten - wie in Figur 2A dargestellt - sowohl entlang vertikaler als auch lateraler Richtung identisch. Der

Gitterparameter entspricht in der Regel der

materialspezifischen Gitterkonstante der betreffenden

Schicht, sodass keine mechanische Spannung innerhalb dieser Schichten auftritt.

Bei einer Heteroepitaxie, bei der zwei unterschiedliche

Materialien aufeinander aufgewachsen werden, kann Verspannung auftreten. Wie in der Figur 2B dargestellt, können zwei verschiedene Schichten bei einem pseudomorphen Wachstum denselben lateralen Gitterparameter aufweisen. Die

Kristallstruktur der oberen Schicht in der Figur 2B wird aufgrund der Gitteranpassung mit der Kristallstruktur der unteren Schicht in lateralen Richtungen zusammengepresst . Während der vertikale Gitterparameter in der Regel durch Querkontraktion entsprechend dem Poissongesetz gestaucht oder gezerrt wird, passt der laterale Gitterparameter der oberen Schicht dem Gitterparameter bzw. der Gitterkonstante der unteren Schicht an. Die obere Schicht ist somit verspannt (Englisch: strained) , insbesondere kompressiv verspannt. In der Figur 2C wird dargestellt, dass die obere Schicht aufgrund von Defektbildungen an der Wachstumsgrenzoberfläche relaxiert ist (Englisch: relaxed) . Bei einer vollständigen Relaxation entsprechen sowohl der vertikale als auch der laterale Gitterparameter in der Regel der

materialspezifischen Gitterkonstante der betreffenden

Schicht .

Figur 3 zeigt verschiedene Feldstärkeverläufe des inneren elektrischen Feldes E entlang einer vertikalen Richtung Y be unterschiedlichen Ausgestaltungen des Halbleiterkörpers 2. Konkret zeigt die Figur 3 simulierte Feldstärkekurven Cl, C2 und C3 für ein Bauelement 100 mit folgender Ausgestaltung:

Das Bauelement 100 weist in diesem Fall eine laterale Breite von circa 500 ym und eine laterale Länge von circa 830 ym auf, wobei zur Darstellung der Kurven Cl, C2 und C3 die Feldstärke entlang einer in der Figur 3 dargestellten

Schnittlinie DD λ , die circa 158 ym von einer Kante des

Bauelements 100 lateral beabstandet ist, bestimmt wird. Die Kurve Cl zeigt den Feldstärkeverlauf entlang der vertikalen Richtung Y für den Fall, dass die erste Halbleiterschicht 21, die Übergangsschicht 24, die aktive Schicht 23 und die zweite Halbleiterschicht 22 in Bezug auf die erste Pufferschicht 31 verspannt sind. Die Kurve C2 zeigt den Feldstärkeverlauf entlang der vertikalen Richtung Y für den Fall, dass die erste Halbleiterschicht 21, die Übergangsschicht 24, die aktive Schicht 23 und die zweite Halbleiterschicht 22

relaxiert sind. Die Kurve C3 zeigt den Feldstärkeverlauf entlang der vertikalen Richtung Y für den Fall, dass die erste Halbleiterschicht 21 und die Übergangsschicht 24 in Bezug auf die erste Pufferschicht 31 kompressiv verspannt sind, die zweite Halbleiterschicht 22 bezüglich der aktiven Schicht 23 tensil verspannt ist, während die aktive Schicht 23 vollständig relaxiert ist. Anhand der in der Figur 3 dargestellten Kurvenverläufe wird deutlich, dass die Verspannung beziehungsweise die Relaxation der einzelnen Schichten des Halbleiterkörpers 2 großen

Einfluss auf die Feldstärke und Feldstärkeverteilung des inneren elektrischen Feldes im Bereich der aktiven Schicht 23 haben. Innerhalb der aktiven Schicht 23 (siehe die

Vergrößerung dieses Bereiches in der Figur 3) weist das innere elektrische Feld einen Mittelwert von -2, 96*10 3 V/cm für Cl, einen Mittelwert von 1, 17*10 4 V/cm für C2 und einen

Mittelwert von 1,26*10 5 V/cm für C3 auf. Im Fall Cl wird der Transport von photoelektrisch generierten Ladungsträgern, nämlich von Elektron-Loch-Paaren zu den entsprechenden

Halbleiterschichten, von dem inneren elektrischen Feld aufgrund der ungünstigen Ausrichtung des Feldes eher verhindert. Im Fall C3, bei dem die erste Halbleiterschicht 21 verspannt und die aktive Schicht 23 relaxiert ist, ist der Mittelwert des inneren elektrischen Feldes im Bereich der aktiven Schicht 23 im Vergleich zum Fall C2 um eine

Größenordnung also circa um Faktor 10 vergrößert. Dies führt zu einem besonders effizienten Transport von den in der aktiven Schicht 23 generierten Ladungsträgern, wodurch die Empfindlichkeit des Bauelements 100 erhöht ist. Es werden in Figur 4 verschiedene Simulationen der

Stromempfindlichkeit R (Englisch: Responsivity) des

Bauelements 100 hinsichtlich der Wellenlänge λ bei einer vorderseitigen Detektierung von UV-Strahlung, nämlich über die Vorderseite 101, links linear und rechts logarithmisch dargestellt.

In der Figur 4 dargestellt sind ein Verlauf R-IQE der

theoretischen Stromempfindlichkeit, wenn die interne

Quanteneffizienz (IQE) 100% beträgt, ein Verlauf R-EQE der theoretischen Stromempfindlichkeit, wenn die externe

Quanteneffizienz (EQE) 100% beträgt sowie Verläufe Rl, R2 und R3 der Stromempfindlichkeit des Bauelements 100 jeweils in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ dargestellt. Für die

Simulation der Kurven Rl, R2 und R3 wurden dieselbe Parameter wie für die in der Figur 3 dargestellten Kurven Cl, C2 beziehungsweise C3 zugrunde gelegt. Bei der Simulation wurde die Kontaktschicht 5 nicht berücksichtigt.

Anhand der Kurvenverläufe Rl, R2 und R3 wird deutlich, dass sich bei dem Bauelement 100 eine hohe Stromempfindlichkeit R bei Wellenlängen kleiner als 350 nm, insbesondere kleiner als 325 nm lediglich für den Fall für die Kurve R3, bei dem die erste Halbleiterschicht 21 verspannt und die aktive Schicht 23 relaxiert ist, erzielen lässt. Die Stromempfindlichkeit R bei der Kurve R3 erreicht circa 50% des theoretisch

bestmöglichen Wertes. Dies ist auf die hohe Feldstärke des inneren elektrischen Feldes im Bereich der aktiven Schicht 23 zurückzuführen.

In den anderen Fällen Rl und R2, bei den sowohl die erste Halbleiterschicht 21, die zweite Halbleiterschicht 22 als auch die aktive Schicht 23 entweder alle verspannt oder alle relaxiert sind, ist die Stromempfindlichkeit R des

Bauelements 100 - wie anhand der Kurvenverläufe Rl und R2 verdeutlicht - offenbar aufgrund der geringen Feldstärke des inneren elektrischen Feldes im Bereich der aktiven Schicht 23 stark reduziert.

Es werden in Figur 5 Simulation der Stromempfindlichkeit R3 des Bauelements 100 bei einer vorderseitigen Detektierung von UV-Strahlung und Simulation der Stromempfindlichkeit R3b des Bauelements 100 bei einer rückseitigen Detektierung von UV- Strahlung, nämlich über die Rückseite 102, links linear und rechts logarithmisch dargestellt.

Die in der Figur 5 dargestellte Kurve R3 für die

Stromempfindlichkeit des Bauelements 100 bei einer

vorderseitigen Detektierung entspricht der in der Figur 4 dargestellten Kurve R3. Aus der Kurve R3b für die

Stromempfindlichkeit des Bauelements 100 bei einer

rückseitigen Detektierung wird deutlich, dass das Bauelement 100 als schmalbandiger Photodetektor für UV-Strahlung

ausgestaltet werden kann. Dieser Effekt ist auf die

Ausgestaltung der ersten Halbleiterschicht, nämlich der n- dotierten AlGaN-Schicht , als Filterschicht für kürzere

Wellenlängen, in diesem Fall für Wellenlängen kleiner als 250 nm, zurückzuführen. Ein schmalbandiger Photodetektor mit einer Stromempfindlichkeitsbreite von circa 100 nm kann somit realisiert werden. Der Figur 5 kann außerdem entnommen werden, dass im Vergleich zu der vorderseitigen Detektierung das Bauelement 100 bei der rückseitigen Detektierung eine höhere Stromempfindlichkeit bei Wellenlängen zwischen circa 250 nm und 350 nm aufweist. Dieser Effekt kann dadurch erklärt werden, dass UV-Strahlung bei der rückseitigen Detektierung nicht durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die Anschlussschicht 25, nämlich nicht durch die p-dotierte GaN sowie p-dotierte AlGaN, hindurch treten muss und dabei teilweise absorbiert wird. Zur Erzielung eines schmalbandigen UV-Detektor mit einer

verbesserten Effizienz ist es daher auch denkbar, dass das Bauelement 100 derart ausgestaltet ist, dass eingekoppelte elektromagnetische Strahlung zunächst durch die erste p- dotierte Halbleiterschicht 21 etwa aus AlGaN hindurchtritt bevor sie von der aktiven Schicht 23 zur Erzeugung von

Ladungsträgerpaaren absorbiert wird. Es ist also auch

möglich, dass das Aufwachssubstrat 1 von dem Halbleiterkörper 2 entfernt oder derart gedünnt ist, dass das Bauelement 100 frei oder im Wesentlichen frei von einem Aufwachssubstrat ist. In diesem Fall kann das Bauelement als Dünnfilm- Detektorchip oder als Detektorflipchip ausgestaltet sein.

Durch Ausbildung einer relaxierten und insbesondere

intrinsisch ausgebildeten aktiven Schicht und/oder einer mechanisch verspannten, insbesondere an die aktive Schicht angrenzenden dotierten Halbleiterschicht können die

Empfindlichkeit und Effizienz eines Bauelements signifikant erhöht werden. Aufgrund der verbesserten Empfindlichkeit und Effizienz kann das Bauelement kleiner, kompakter und insbesondere kostengünstiger hergestellt werden. Wird die Halbleiterschicht zudem als Filter etwa für hochenergetische Anteile der zu detektierenden elektromagnetischen Strahlung ausgebildet, kann die Wellenlängenselektivität des

Bauelements derart eingestellt werden, dass das Bauelement etwa als schmalbandiger Detektor ausgestaltet ist.

Es wird die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2016 110 041.2 beansprucht, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugs zeichenliste

100 Bauelement

101 Vorderseite des Bauelements

102 Rückseite des Bauelements

I Träger/ Aufwachssubstrat

II Oberfläche des Trägers 2 Halbleiterkörper

21 erste Halbleiterschicht

22 zweite Halbleiterschicht

23 aktive Schicht

24 Übergangsschicht

25 Anschlussschicht

3 Pufferschicht

31 erste Teilschicht der Pufferschicht

32 zweite Teilschicht der Pufferschicht

41 erster Kontakt

42 zweiter Kontakt

5 Kontaktschicht

51 Oberfläche der Kontaktschicht

Tl Schichtdicke der ersten Halbleiterschicht

T2 Schichtdicke der zweiten Halbleiterschicht

T3 Schichtdicke der aktiven Schicht

T4 Schichtdicke der Übergangsschicht

T5 Schichtdicke der Anschlussschicht