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Title:
OPTOELECTRONIC SEMICONDUCTOR CHIP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/156312
Kind Code:
A1
Abstract:
In one embodiment the optoelectronic semiconductor chip (1) comprises an active zone with a multiple quantum well structure (3) containing a number of quantum well layers (31) and barrier layers (32) disposed sequentially in an alternating manner in a growth direction (G), each layer extending continuously over the entire multiple quantum well structure (3). When viewed in cross-section parallel to the growth direction (G), the multiple quantum well structure (3) has at least one emission region (41) and a number of transport regions (42) disposed sequentially in an alternating manner in a direction perpendicular to the growth region (G). The quantum well layers (31) and/or the barrier layers (32) in the transport regions (42) are thinner than and/or have a different material composition from those in the emission regions (41).

Inventors:
HIRAI ASAKO (DE)
MEYER TOBIAS (DE)
DRECHSEL PHILIPP (DE)
STAUSS PETER (DE)
NIRSCHL ANNA (DE)
GOMEZ-IGLESIAS ALVARO (DE)
NIEBLING TOBIAS (DE)
GALLER BASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/056794
Publication Date:
October 06, 2016
Filing Date:
March 29, 2016
Export Citation:
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Assignee:
OSRAM OPTO SEMICONDUCTORS GMBH (DE)
International Classes:
H01L33/06
Domestic Patent References:
WO2014048907A12014-04-03
Foreign References:
US6285698B12001-09-04
JP2008218746A2008-09-18
DE102011112706A12013-03-07
US20100171135A12010-07-08
Other References:
JACQUES PERETTI ET AL.: "Identification of Auger effect as the dominant mechanism for efficiency droop of LEDs", PROC. SPIE 9003, LIGHT-EMITTING DIODES: MATERIALS, DEVICES, AND APPLICATIONS FOR SOLID STATE LIGHTING, vol. XVIII, 27 February 2014 (2014-02-27), pages 90030Z
LAUBSCH ET AL.: "On the origin of IQE-'droop' in InGaN LEDs", PHYSICA STATUS SOLIDI (C) CURRENT TOPICS IN SOLID STATE PHYSICS, vol. 6, no. 2, July 2009 (2009-07-01), pages S913 - S916
CHO ET AL., JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY, vol. 42, February 2003 (2003-02-01), pages S547 - S550
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
Optoelektronischer Halbleiterchip (1) mit einer aktiven Zone mit einer Multi-Quantentopfstruktur (3) , wobei

- die Multi-Quantentopfstruktur (3) mehrere

Quantentopfschichten (31) und mehrere

Barriereschichten (32) aufweist, die entlang einer Wachstumsrichtung (G) abwechselnd aufeinanderfolgen und die sich jeweils durchgehend über die gesamte Multi-Quantentopfstruktur (3) erstrecken,

- in einem Querschnitt parallel zur Wachstumsrichtung (G) gesehen die Multi-Quantentopfstruktur (3)

zumindest einen Emissionsbereich (41) und mehrere Transportbereiche (42) aufweist, die in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung (G) abwechselnd aufeinanderfolgen,

- die Quantentopfschichten (31) und/oder die

Barriereschichten (32) in den Transportbereichen (42) dünner sind als in den Emissionsbereichen (41), und

- die Quantentopfschichten (31) sowohl in den

Transportbereichen (42) als auch in den

Emissionsbereichen (41) senkrecht zur

Wachstumsrichtung (G) orientiert sind, mit Ausnahme eines Übergangsbereichs zwischen benachbarten

Transportbereichen (42) und Emissionsbereichen (41).

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach dem

vorhergehenden Anspruch,

wobei

- in Draufsicht gesehen ein Flächenanteil der

Emissionsbereiche (41) zwischen einschließlich 70 % und 98 % liegt, die Emissionsbereiche (41), in Draufsicht gesehen, im Betrieb um mindestens einen Faktor 3 heller

erscheinen als die Transportbereiche (42),

sich die Dicken der Quantentopfschichten (31) und/oder der Barriereschichten (32) zwischen den Transportbereichen (42) und den Emissionsbereichen

(41) um mindestens einen Faktor 1,5 und um höchstens einen Faktor 10 voneinander unterscheiden, - eine mittlere Breite der Transportbereiche (42) zwischen 250 nm und 5 ym beträgt, quer zur Wachstumsrichtung

(G) ,

die Barriereschichten (32) aus GaN, InGaN und/oder AlGaN hergestellt sind und die Quantentopfschichten

(31) aus InGaN bestehen,

eine Anzahl der Quantentopfschichten (31) zwischen einschließlich 4 und 25 liegt,

in Draufsicht gesehen die Transportbereiche (42) und die Emissionsbereichen (41) regelmäßig angeordnet sind,

- eine mittlere Dicke der Quantentopfschichten (31) in den Emissionsbereichen (41) zwischen

einschließlich 1,2 nm und 15 nm liegt,

- ein mittlerer Indium-Gehalt der

Quantentopfschichten (31) in den Transportbereichen

(42) höchstens 50 % eines mittleren Indium-Gehalts der Quantentopfschichten (31) in den

Emissionsbereichen (41) beträgt, und

- in den Transportbereichen (42) und in den

Emissionsbereichen (41) eine gleiche Anzahl von Quantentopfschichten (31) und von Barriereschichten

(32) vorliegt. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem der Übergangsbereich eine mittlere Breite von höchstens 20 % der mittleren Gesamtbreite der

Transportbereiche (42) aufweist, in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung (G) .

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Transportbereiche (42) zusammen mit den Emissionsbereichen (41), im Querschnitt gesehen, eine Symmetrieachse (S) senkrecht zur Wachstumsrichtung (G) aufzeigen .

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem eine in Wachstumsrichtung (G) gesehen erste QuantentopfSchicht (31) sowohl in den

Transportbereichen (42) als auch in den

Emissionsbereichen (41) gleich aufgebaut ist und in einer einzigen Ebene liegt.

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Quantentopfschichten (31) und/oder die Barriereschichten (32) nur in den Transportbereichen (42), im Querschnitt gesehen, dreieckig, bogenförmig oder wie ein Trapez geformt sind.

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem in den Transportbereichen (42) ein Abstand zwischen benachbarten Quantentopfschichten (31) hin zu einer Mittelachse (M) der Transportbereiche (42) monoton oder streng monoton abnimmt,

wobei die Mittelachse (M) eine Symmetrieachse der Transportbereiche (42) ist und parallel zur

Wachstumsrichtung (G) orientiert ist.

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

bei dem die Quantentopfschichten (31) in den

Emissionsbereichen (41) und in den Transportbereichen (42) parallel zueinander orientiert sind. 9. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Quantentopfschichten (31) in zumindest manchen der Transportbereichen (42), relativ zu den Emissionsbereichen (41), als Erhebungen geformt sind, sodass die Teile der Quantentopfschicht (31), die sich in diesen Transportbereichen (31) befinden, die Teile der entsprechenden Quantentopfschicht (31) in den Emissionsbereichen (41) überragen, entlang der

Wachstumsrichtung (G) .

Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Quantentopfschichten (31) in zumindest manchen der Transportbereichen (42), relativ zu den Emissionsbereichen (41), als Senken geformt sind, sodass die Teile der Quantentopfschicht (31), die sich in diesen Transportbereichen (31) befinden, gegenüber den Teilen der entsprechenden Quantentopfschicht (31) in den Emissionsbereichen (41) zurückversetzt sind, entlang der Wachstumsrichtung (G) .

11. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Transportbereiche (42), entlang der

Wachstumsrichtung (G) , vollständig durch die aktive Zone verlaufen.

12. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

bei dem die Transportbereiche (42), entlang der

Wachstumsrichtung (G) , nur zum Teil, aber zu mindestens 50 %, durch die aktive Zone verlaufen.

13. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem die Transportbereiche (42), entlang der

Wachstumsrichtung (G) , eine variierende Breite

aufweisen .

14. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach dem

vorhergehenden Anspruch,

bei dem die Breite der Transportbereiche (42) in

Richtung hin zu einer Mitte der aktiven Zone, gesehen entlang der Wachstumsrichtung (G) , ansteigt.

15. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

der ferner ein Substrat (6) umfasst, bei dem es sich um ein Wachstumssubstrat für die aktive Zone handelt, wobei das Substrat eine strukturierte

Substratoberfläche (60) aufweist und durch die

strukturierte Substratoberfläche (60) die Unterteilung in die Transportbereiche (42) und die Emissionsbereiche (41) vorgegeben ist.

16. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

bei dem über mehrere der Quantentopfschichten (31) und/oder der Barriereschichten (32) hinweg eine

Materialzusammensetzung und/oder eine Schichtdicke variiert ist.

17. Optoelektronischer Halbleiterchip (1) mit einer aktiven Zone mit einer Multi-Quantentopfstruktur (3) , wobei

- die Multi-Quantentopfstruktur (3) mehrere

Quantentopfschichten (31) und mehrere Barriereschichten (32) aufweist, die entlang einer Wachstumsrichtung (G) abwechselnd aufeinanderfolgen und die sich jeweils durchgehend über die gesamte Multi-Quantentopfstruktur (3) erstrecken,

- in einem Querschnitt parallel zur Wachstumsrichtung (G) gesehen die Multi-Quantentopfstruktur (3) zumindest einen Emissionsbereich (41) und mehrere

Transportbereiche (42) aufweist, die in Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung (G) abwechselnd

aufeinanderfolgen,

- die Quantentopfschichten (31) und/oder die

Barriereschichten (32) in den Transportbereichen (42) dünner sind als in den Emissionsbereichen (41), und

- in den Transportbereichen (42) zumindest in einem Übergangsbereich zwischen benachbarten

Transportbereichen (42) und Emissionsbereichen (41) zumindest eine Schicht vorliegt, die mit einem p-Typ

Dotierstoff mit einer Konzentration von mindestens 10^ l/cm^ versehen ist.

Description:
Beschreibung

Optoelektronischer Halbleiterchip Es wird ein optoelektronischer Halbleiterchip angegeben.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen

optoelektronischen Halbleiterchip anzugeben, der eine hohe externe Quanteneffizienz aufweist.

Diese Aufgabe wird unter anderem durch einen

optoelektronischen Halbleiterchip mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte

Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der

Halbleiterchip eine aktive Zone auf. Die aktive Zone

beinhaltet eine Multi-Quantentopfstruktur . Insbesondere ist die aktive Zone zur Erzeugung von elektromagnetischer

Strahlung, insbesondere von nahultravioletter Strahlung, sichtbarem Licht oder nahinfraroter Strahlung, vorgesehen. Bei dem optoelektronischen Halbleiterchip handelt es sich besonders bevorzugt um einen Leuchtdiodenchip oder um einen Laserdiodenchip .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die Multi- Quantentopfstruktur mehrere Quantentopfschichten und mehrere Barriereschichten. Entlang einer Wachstumsrichtung einer Halbleiterschichtenfolge, in der die Multi- Quantentopfstruktur realisiert ist, wechseln die

Quantentopfschichten und die Barriereschichten einander ab. Mit anderen Worten liegt in der Multi-Quantentopfstruktur eine alternierende Abfolge aus den Quantentopfschichten und den Barriereschichten vor.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstrecken sich die Quantentopfschichten und/oder die Barriereschichten

durchgehend und bevorzugt ununterbrochen und lückenlos über die gesamte Multi-Quantentopfstruktur . Das bedeutet

insbesondere, dass in Draufsicht gesehen jede der genannten Schichten eine Grundfläche der Multi-Quantentopfstruktur oder zumindest eine zur bestimmungsgemäßen Strahlungserzeugung vorgesehene Grundfläche der Multi-Quantentopfstruktur jeweils vollständig ausfüllt. Der Begriff ununterbrochen schließt dabei nicht aus, dass bedingt durch das Herstellungsverfahren in Draufsicht gesehen kleine Löcher vorhanden sein können. Solche Löcher weisen zum Beispiel einen Durchmesser von höchstens 50 nm oder 15 nm auf und ein Flächenanteil dieser Löcher, in Draufsicht gesehen, liegt bevorzugt bei unter 2 % oder 1 % . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Multi- Quantentopfstruktur in zumindest einen Emissionsbereich und zumindest einen Transportbereich unterteilt. Bevorzugt liegt eine Vielzahl von Transportbereichen vor und genau ein oder mehrere Emissionsbereiche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wechseln sich die

Emissionsbereiche und die Transportbereiche entlang einer Richtung quer oder senkrecht zur Wachstumsrichtung ab, in einem Querschnitt parallel zur Wachstumsrichtung gesehen. Dass die Multi-Quantentopfstruktur im Querschnitt gesehen mehrere Emissionsbereiche aufzeigt, schließt nicht aus, dass in Draufsicht gesehen nur ein einziger, zusammenhängender Emissionsbereich vorhanden ist. Die Emissionsbereiche können sich, in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung, jeweils durch die gesamte Multi-Quantentopfstruktur erstrecken. Dies kann bedeuten, dass in den Emissionsbereichen alle

Quantentopfschichten im bestimmungsgemäßen Betrieb Strahlung erzeugen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Quantentopfschichten und/oder die Barriereschichten in den Transportbereichen dünner gestaltet oder weisen eine andere Materialzusammensetzung auf als in den Emissionsbereichen. Hierdurch ist es ermöglicht, dass in den Transportbereichen ein gegenüber den Emissionsbereichen verbesserter

Ladungsträgertransport, insbesondere verbesserter Transport von so genannten Löchern, gewährleistet ist. Mit anderen Worten ist bevorzugt eine Dicke der Quantentopfschichten und/oder der Barriereschichten entlang einer Richtung

senkrecht zur Wachstumsrichtung moduliert. Der Begriff Dicke bezieht sich dabei bevorzugt auf eine Ausdehnung der

entsprechenden Schicht entlang einer lokalen Normalen zu der Schicht, also in Richtung senkrecht zu lokal vorliegenden Haupterstreckungsrichtungen der Schicht, insbesondere im Querschnitt senkrecht zur Schicht gesehen.

In mindestens einer Ausführungsform umfasst der

optoelektronische Halbleiterchip eine aktive Zone mit einer Multi-Quantentopfstruktur . Die Multi-Quantentopfstruktur beinhaltet mehrere Quantentopfschichten und mehrere

Barriereschichten, die entlang einer Wachstumsrichtung der Multi-Quantentopfstruktur abwechselnd aufeinanderfolgen und die sich jeweils durchgehend über die gesamte Multi- Quantentopfstruktur oder zumindest über einen zur

Strahlungserzeugung vorgesehenen Bereich der Multi- Quantentopfstruktur erstrecken. In einem Querschnitt parallel zur Wachstumsrichtung gesehen weist die Multi- Quantentopfstruktur zumindest einen Emissionsbereich und mehrere Transportbereiche auf, die in einer Richtung

senkrecht zur Wachstumsrichtung abwechselnd

aufeinanderfolgen. Die Quantentopfschichten und/oder die Barriereschichten in den Transportbereichen sind dünner gestaltet und/oder weisen eine andere Materialzusammensetzung auf als in den Emissionsbereichen.

Herkömmlicherweise weist eine aktive Zone eine Multi- Quantentopfstruktur, auch als Multiple Quantum Well oder MQW bezeichnet, auf, bei der Quantentopfschichten eine homogene Dicke aufweisen, in einer Ebene senkrecht zu einer

Wachstumsrichtung. Bei einer solchen Multi-

Quantentopfstruktur ist es vergleichsweise schwierig, Löcher in diejenigen Quantentopfschichten zu injizieren, die weiter von einer p-leitenden Seite einer Halbleiterschichtenfolge entfernt sind. Um eine Injektion von Löchern zu verbessern, ist es möglich, dünnere Barriereschichten zu wählen. Dünnere Barriereschichten erfordern allerdings einen höheren

Indiumanteil in den Quantentopfschichten, um die gewünschte Emissions-Wellenlänge zu erzielen. Damit einhergehend kann sich eine Qualität der Quantentopfschichten verschlechtern und auch eine Degradation über die Zeit hinweg kann verstärkt auftreten .

Für die Herstellung von hocheffizienten LEDs ist es

notwendig, die Ladungsträger möglichst homogen in den

Quantentopfschichten zu verteilen um sowohl Verluste durch nichtstrahlende Auger-Rekombination als auch ein

Ladungsträgerüberfließen zu vermeiden. Bei dem hier

beschriebenen Halbleiterchip ist es möglich, in den

Emissionsbereichen vergleichsweise dicke Barriereschichten zu verwenden und einen relativ niedrigen Indiumgehalt in den Quantentopfschichten beizubehalten und gleichzeitig eine effiziente Einprägung von Löchern in von einer p-leitenden Seite weiter entfernt liegende Quantentopfschichten zu gewährleisten, indem die Transportbereiche vom dem

Emissionsbereichen getrennt werden. Zu Auger-Prozessen wird auch auf die Druckschriften Jacques Peretti et al . ,

"Identification of Auger effect as the dominant mechanism for efficiency droop of LEDs" in Proc. SPIE 9003, Light-Emitting Diodes: Materials, Devices, and Applications for Solid State Lighting XVIII, 90030Z (February 27, 2014), sowie Laubsch et al . , "On the origin of IQE- ' droop' in InGaN LEDs" in Physica Status Solidi (C) Current Topics in Solid State Physics, Volume 6, Issue SUPPL. 2, July 2009, Seiten S913-S916 hingewiesen, deren Offenbarungsgehalt durch Rückbezug

aufgenommen wird.

Aufgrund unterschiedlicher Wachstumsraten auf

unterschiedlichen Kristallebenen bei typischen MOVPE- Wachstumsbedingungen während des MQW-Wachstums können lateral nebeneinander Transportbereiche und Emissionsbereiche

abgeschieden werden. Dabei werden im Emissionsbereich die für eine effiziente Lichterzeugung vorteilhaften dickeren

Quantentopfschichten und Barriereschichten hergestellt. In den Transportbereichen werden dagegen dünnere

Barriereschichten und dünnere Quantentopfschichten

hergestellt, die einen erhöhten Transport von Löchern in weiter von der p-Seite entfernt befindliche

Quantentopfschichten bewirken.

Weiterhin haben die Quantentopfschichten in den

Transportbereichen besonders bevorzugt einen niedrigen

Indium-Gehalt und damit eine erhöhte Bandlücke. Bevorzugt werden daher die in den Transportbereichen in den Quantentopfschichten eingefangenen Ladungsträger zunächst lateral in den durchgehend verbundenen Quantentopfschichten in den energetisch günstigeren Emissionsbereich mit der niedrigeren Bandlücke diffundieren und erst dort effizient rekombinieren und damit die Lichtausbeute des Halbleiterchips erhöhen .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt zumindest in den Transportbereichen oder nur in einem Übergangsbereich

zwischen benachbarten Transportbereichen und

Emissionsbereichen eine oder mehrere Dotierschichten vor, die mit einem p-Typ Dotierstoff mit einer Atom-Konzentration von mindestens 10^ l/cm oder lO-^ l/cm^ oder, bevorzugt, 10 19 l/cm versehen ist. Bei dieser mindestens einen Dotierschicht kann es sich um eine oder mehrerer der Quantentopfschichten und/oder der Barriereschichten handeln. Alternativ kann es sich bei der Dotierschicht um eine zusätzliche Schicht handeln, die den Transportbereich teilweise oder, bevorzugt, vollständig auffüllt und die somit entlang der

Wachstumsrichtung oberhalb der dünneren Quantentopfschichten und/oder Barriereschichten liegen kann. Es ist möglich, dass die Dotierschicht als Planarisierungsschicht ausgebildet ist, sodass die Transportbereiche und die Emissionsbereiche aufgrund der Dotierschicht bündig miteinander abschließen. Das heißt, die Dotierschicht kann als dünnere Schicht auch oberhalb der aktiven Zone der Emissionsbereiche vorhanden sein. Die Dotierschicht ist bevorzugt in den gesamten

Transportbereichen vorhanden, insbesondere als eine

Abdeckschicht der Quantentopfschichten und/oder der

Barriereschichten der Transportbereiche. Insbesondere bedeckt die Dotierschicht Facetten der Emissionsbereiche teilweise oder vollständig, speziell falls die Transportbereiche als V- Pits gestaltet sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Flächenanteil der Emissionsbereiche bei mindestens 50 % oder 70 % oder 80 % oder 90 %. Alternativ oder zusätzlich liegt der Flächenanteil der Emissionsbereiche, in Draufsicht gesehen, bei höchstens 99 % oder 98 % oder 95 % oder 90 %. Dabei entspricht ein Flächenanteil von 100 % der Summe der Flächen der

Emissionsbereiche und der Transportbereiche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erscheinen die

Emissionsbereiche, in Draufsicht auf die Multi- Quantentopfstruktur gesehen, im Betrieb heller als die

Transportbereiche. Mit anderen Worten findet dann eine

Strahlungserzeugung vorwiegend in den Emissionsbereichen statt und weniger ausgeprägt in den Transportbereichen. Als Helligkeit ist dabei insbesondere die Lichtintensität pro Flächeneinheit zu verstehen, beispielsweise gemessen in mW pro ym^ . Insbesondere erscheinen die Emissionsbereiche um mindestens einen Faktor 1,5 oder 2 oder 3 und/oder um

höchstens einen Faktor 20 oder 10 oder 5 heller als die

Transportbereiche, in Draufsicht gesehen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Transportbereiche, in Richtung parallel zur

Wachstumsrichtung, eine größere Leitfähigkeit für Löcher auf als die Emissionsbereiche. Die Löcherleitfähigkeit in den Transportbereichen übersteigt die Löcherleitfähigkeit in den Emissionsbereichen beispielsweise um mindestens einen Faktor 1,5 oder 2 oder 3 und/oder um höchstens einen Faktor 10 oder 5. Mit anderen Worten ist es möglich, dass ein Transport von Löchern innerhalb der Multi-Quantentopfstruktur in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung überwiegend in den Transportbereichen erfolgt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform unterscheiden sich die Dicken der Quantentopfschichten und/oder der

Barriereschichten zwischen den Transportbereichen und den Emissionsbereichen um mindestens einen Faktor 1,25 oder 1,5 oder 2 oder 2,5. Alternativ oder zusätzlich liegt der

Unterschied in den Dicken der Quantentopfschichten und/oder der Barriereschichten bei höchstens einem Faktor 15 oder 10 oder 6.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Transportbereiche eine mittlere Breite in Richtung quer oder senkrecht zur Wachstumsrichtung auf, die mindestens 100 nm oder 250 nm oder 500 nm oder 0,7 μιη beträgt. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere Breite der Transportbereiche bei höchstens 10 μιη oder 5 μιη oder 2,5 μιη oder 1 μιη. Gemäß zumindest einer Ausführungsform beträgt eine mittlere

Breite der Emissionsbereiche, in Richtung quer oder senkrecht zur Wachstumsrichtung und im Querschnitt gesehen, mindestens ein Zweifaches oder Dreifaches oder Sechsfaches der mittleren Breite der Transportbereiche. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere Breite der Emissionsbereiche bei höchstens einem Zwanzigfachen oder Zehnfachen oder Fünffachen der mittleren Breite der Transportbereiche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Mehrfach- Quantentopfstruktur in eine Halbleiterschichtenfolge

eingebettet, insbesondere zwischen eine p-leitende Seite und eine n-leitende Seite der Halbleiterschichtenfolge. Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III- V-Verbindungshalbleitermaterial . Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n _ m Ga m N oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n _ m Ga m P oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al n In ] __ n _ m Ga m As, wobei jeweils 0 ^ n < 1, 0 ^ m < 1 und n + m

^ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also AI, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform basiert die Multi- Quantentopfstruktur auf dem Materialsystem AlInGaN. In diesem Fall bestehen die Barriereschichten bevorzugt aus GaN, aus InGaN und/oder aus AlGaN. Dabei können die Barriereschichten dotiert oder auch undotiert sein. Es ist möglich, dass die Barriereschichten jeweils mehrere Teilschichten aus

unterschiedlichen Materialien aufweisen, beispielsweise eine Teilschicht aus InGaN und eine oder mehrere weitere

Teilschichten aus GaN. Die Quantentopfschichten bestehen bevorzugt aus dotiertem oder undotiertem InGaN.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein mittlerer Indium-Gehalt der Quantentopfschichten in den

Transportbereichen bei höchstens 60 % oder 50 % oder 35 % eines mittleren Indium-Gehalts der Quantentopfschichten in den Emissionsbereichen. Entsprechendes kann für die

Barriereschichten gelten, sofern diese InGaN aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Anzahl der Quantentopfschichten in der Multi-Quantentopfstruktur bei mindestens vier oder acht oder zwölf. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Anzahl bei höchstens 50 oder 25 oder 16.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Transportbereiche oder Gruppen von Transportbereichen, in Draufsicht gesehen, regelmäßig angeordnet. Damit einhergehend können auch die Emissionsbereiche oder der in Draufsicht gesehen nur eine Emissionsbereich regelmäßig gestaltet sein. Beispielsweise handelt es sich, in Draufsicht gesehen, bei den Transportbereichen um inselförmige Gebiete, die in einem rechteckigen oder hexagonalen Raster angeordnet sind.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die

Transportbereiche, in Draufsicht gesehen, unregelmäßig angeordnet sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine mittlere Dicke der Quantentopfschichten in den Emissionsbereichen bei mindestens 1,2 nm oder 2,5 nm oder 3 nm und/oder bei

höchstens 15 nm oder 12 nm oder 8 nm oder 6 nm. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass eine mittlere Dicke der Barriereschichten in den Emissionsbereichen bei mindestens 3 nm oder 5 nm oder 7 nm und/oder bei höchstens 30 nm oder 15 nm oder 9 nm liegt. Dabei sind die Quantentopfschichten und die Barriereschichten in den Emissionsbereichen jeweils bevorzugt dicker als in den Transportbereichen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Transportbereiche und die Emissionsbereiche jeweils eine gleiche Anzahl von Quantentopfschichten und Barriereschichten auf. Das heißt, hinsichtlich der Anzahl der Quantentopfschichten und der Barriereschichten ist die Multi- Quantentopfstruktur ganzflächig gleich gestaltet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Quantentopfschichten und/oder die Barriereschichten sowohl in den Transportbereichen als auch in den Emissionsbereichen jeweils senkrecht zur Wachstumsrichtung orientiert. Hierbei sind alle Quantentopfschichten bevorzugt parallel zueinander orientiert. Dabei ist es möglich, dass die

Quantentopfschichten in einem Übergangsbereich zwischen benachbarten Transportbereichen und Emissionsbereichen nicht senkrecht zur Wachstumsrichtung ausgerichtet sind. Eine mittlere Breite des Übergangsbereichs, im Querschnitt

gesehen, liegt insbesondere bei höchstens 90 % oder 80 % oder 60 % oder, bevorzugt, bei höchstens 40 % oder 20 % oder, besonders bevorzugt, bei höchstens 10 % oder 5 ~6 einer mittleren Gesamtbreite der Transportbereiche. Die

Breitenangaben beziehen sich jeweils auf eine Richtung quer oder senkrecht zur Wachstumsrichtung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Transportbereiche zusammen mit den Emissionsbereichen eine Symmetrieachse senkrecht zur Wachstumsrichtung auf, im

Querschnitt gesehen. Das heißt, beiderseits und symmetrisch zur Symmetrieachse ist dann die Mehrfach-Quantentopfstruktur im Rahmen der Herstellungstoleranzen gleich gestaltet, insbesondere hinsichtlich einer Anzahl, Position und Dicke der Quantentopfschichten . Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine erste der

Quantentopfschichten, entlang der Wachstumsrichtung gesehen, sowohl in den Transportbereichen als auch in den

Emissionsbereichen gleich aufgebaut und liegt in einer einzigen Ebene, im Querschnitt gesehen. Es ist möglich, dass sich die Transportbereiche und die Emissionsbereiche auch mehr als eine QuantentopfSchicht in gleicher

Materialzusammensetzung und Dicke teilen. Eine solche

QuantentopfSchicht kann auch in einer Mitte der

Transportbereiche oder an einem Ende der Transportbereiche liegen, jeweils gesehen entlang der Wachstumsrichtung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Quantentopfschichten und/oder die Barriereschichten nur in den Transportbereichen dreieckig, bogenförmig,

halbkreisförmig oder wie ein Trapez geformt, im Querschnitt gesehen. Etwa bei einer eckigen Form ist es allerdings möglich, dass bedingt durch Herstellungstoleranzen

abgerundete Ecken vorliegen, jedoch die Grundform eckig ist. Die Quantentopfschichten und die Barriereschichten in den Emissionsbereichen sind bevorzugt je senkrecht zur

Wachstumsrichtung ausgerichtet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Transportbereiche eine Mittelachse auf, die parallel zur Wachstumsrichtung orientiert ist. Im Querschnitt gesehen bildet die Mittelachse bevorzugt eine Symmetrieachse der Transportbereiche. Mit anderen Worten sind die

Transportbereiche, im Querschnitt gesehen, durch die

Mittelachse in zwei Hälften geteilt, die über die Mittelachse ineinander spiegelbar sind und spiegelsymmetrisch sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform nimmt ein Abstand zwischen benachbarten Quantentopfschichten in den

Transportbereichen hin zu der Mittelachse der

Transportbereiche monoton oder streng monoton ab. Mit anderen Worten nähern sich benachbarte Quantentopfschichten hin zur Mittelachse einander an.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Quantentopfschichten in den Emissionsbereichen zueinander parallel orientiert. Die Quantentopfschichten können entlang der Wachstumsrichtung in den Emissionsbereichen zudem

gleichmäßig verteilt sein, sodass ein Abstand benachbarter Quantentopfschichten in den Emissionsbereichen nicht

variiert, sondern konstant ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Quantentopfschichten in zumindest manchen oder in allen der

Transportbereiche, relativ zu den Emissionsbereichen, als Erhebungen geformt. Das heißt, entlang der Wachstumsrichtung überragen die Quantentopfschichten in den Transportbereichen dann die Quantentopfschichten in den Emissionsbereichen.

Anders ausgedrückt, sind die Quantentopfschichten in den Transportbereichen gegenüber den Quantentopfschichten in den Emissionsbereichen herausgestülpt, bezogen auf die

Wachstumsrichtung .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die

Quantentopfschichten in zumindest manchen oder in allen

Transportbereichen, relativ zu den Emissionsbereichen, als

Senken geformt. Die Teile der jeweiligen QuantentopfSchicht , die sich in diesen Transportbereichen finden, sind also gegenüber den Teilen der entsprechenden QuantentopfSchicht in den Emissionsbereichen zurückversetzt, gesehen entlang der Wachstumsrichtung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen die

Transportbereiche, entlang der Wachstumsrichtung, jeweils vollständig durch die aktive Zone hindurch. In diesem Fall weisen die Transportbereiche bevorzugt keine

QuantentopfSchicht auf, die sich in gleicher Dicke und

Materialzusammensetzung und Position entlang der

Wachstumsrichtung auch in den Emissionsbereichen

wiederfindet .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verlaufen die

Transportbereiche, entlang der Wachstumsrichtung gesehen, nur zum Teil durch die Multi-Quantentopfstruktur . Die

Transportbereiche nehmen in diesem Fall bevorzugt, entlang der Wachstumsrichtung gesehen, mindestens 75 % oder 50 % oder 25 % der Multi-Quantentopfstruktur und/oder der aktiven Zone ein. In diesem Fall können also eine oder mehrere der

Quantentopfschichten in ungeänderter Dicke, Position und/oder Materialzusammensetzung durchgehend in den Emissionsbereichen und den Transportbereichen vorliegen, im Querschnitt gesehen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die

Transportbereiche eine variierende Breite auf. Das heißt, an verschiedenen Stellen entlang der Wachstumsrichtung liegen in den Transportbereichen unterschiedliche Breiten vor. Die Breite bezieht sich auf eine Ausdehnung der Transportbereiche in Richtung quer oder senkrecht zur Wachstumsrichtung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform steigt eine Breite der Transportbereiche in Richtung hin zu einer Mitte der aktiven Zone und/oder der Multi-Quantentopfstruktur an, gesehen entlang der Wachstumsrichtung. Mit anderen Worten weisen dann die Transportbereiche entlang der Wachstumsrichtung in der Mitte der aktiven Zone eine größere Breite auf als an einem Rand der aktiven Zone. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der optoelektronische Halbleiterchip ein Substrat. Bei dem

Substrat handelt es sich bevorzugt um die mechanisch tragende und stabilisierende Komponente des Halbleiterchips.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Substrat um ein Wachstumssubstrat für die

Halbleiterschichtenfolge, die aktive Zone und die Multi- Quantentopfstruktur . Insbesondere ist die

Halbleiterschichtenfolge epitaktisch unmittelbar auf das Substrat aufgewachsen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Substrat verschieden von einem Wachstumssubstrat. Mit anderen Worten wurde dann die Halbleiterschichtenfolge auf ein

Wachstumssubstrat epitaktisch aufgewachsen und dieses

Wachstumssubstrat wurde anschließend von der

Halbleiterschichtenfolge und der aktiven Zone entfernt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Substrat eine strukturierte Substratoberfläche auf, auf der die

Halbleiterschichtenfolge und die aktive Zone aufgewachsen sind. Insbesondere ist durch die Strukturierung der

Substratoberfläche die Unterteilung der Multi- Quantentopfstruktur in die Transportbereiche und die

Emissionsbereiche vorgegeben, Beispielsweise befinden sich die Emissionsbereiche in Draufsicht gesehen oberhalb von plateauförmigen, ebenen Bereichen der Substratoberfläche und die Transportbereiche befinden sich an schrägen Flanken und/oder Erhebungen und/oder Senken der Substratoberfläche, Die Emissionsbereiche können dabei an Vertiefungen oder auch an Erhebungen der Substratoberfläche ausgebildet sein. Dabei ist es möglich, dass eine Kontur der Quantentopfschichten, im Querschnitt gesehen, eine Kontur der Substratoberfläche nachformt oder zumindest näherungsweise nachformt. Eine exakte Nachformung ist nicht zwangsläufig erforderlich, solange eine Grundform der Kontur der Substratoberfläche einer Grundform der jeweiligen QuantentopfSchicht entspricht.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Gradient in einer Materialzusammensetzung, einer Dicke und/oder einer Schichtdicke der Quantentopfschichten und/oder der

Barriereschichten vor. Dieser Gradient erstreckt sich

bevorzugt über mehrere der Quantentopfschichten und/oder der Barriereschichten hinweg und liegt insbesondere in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung vor. Beispielsweise nimmt eine Dicke der Quantentopfschichten entlang der Wachstumsrichtung ab und/oder es steigt ein Indiumgehalt der

Quantentopfschichten entlang der Wachstumsrichtung an.

Entsprechendes kann für Dotierungen der Barriereschichten und/oder der Quantentopfschichten gelten. Durch einen

derartigen Gradienten ist es insbesondere möglich, dass die Quantentopfschichten entlang der Wachstumsrichtung

hinsichtlich ihrer Emissionswellenlänge verschieden sind. Beispielsweise emittieren Quantentopfschichten, die sich näher an der n-Seite der Halbleiterschichtenfolgen befinden, kurzwelligere Strahlung.

Nachfolgend wird ein hier beschriebener optoelektronischer Halbleiterchip unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Es zeigen:

Figuren 1, 12 und 13 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterchips,

Figuren 2 bis 11 und 17 bis 19 schematische

Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von Multi-Quantentopfstrukturen für hier beschriebene optoelektronische Halbleiterchips,

Figur 14 eine schematische Draufsicht auf ein

Ausführungsbeispiel einer Multi-Quantentopfstruktur für hier beschriebene optoelektronische

Halbleiterchips,

Figur 15 einen schematischen Verlauf eines Stroms gegenüber einem Lichtstrom und einer externen

Quanteneffizienz von Halbleiterchips, und

Figur 16 eine schematische Schnittdarstellung einer

herkömmlichen Multi-Quantentopfstruktur .

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines

optoelektronischen Halbleiterchips 1 gezeigt. Der

Halbleiterchip 1 weist ein Substrat 6 auf, auf dessen

Substratoberfläche 60 eine Halbleiterschichtenfolge

aufgewachsen ist. Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf AlInGaN.

Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine n-dotierte Seite 2 und eine p-dotierte Seite 5. Zwischen diesen dotierten Seiten 2, 5 befindet sich eine Multi-Quantentopfstruktur 3, die eine aktive Zone des Halbleiterchips 1 darstellt.

Kontaktmetallisierungen 8 zu einer elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips 1 befinden sich jeweils an der n- dotierten Seite 2 und der p-dotierten Seite 5. Optional vorhandene Stromverteilungsstrukturen sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeichnet. Eine Wachstumsrichtung G der Halbleiterschichtenfolge weist von dem Substrat 6 weg in Richtung hin zu der p-dotierten Seite 5. Die Multi-Quantentopfstruktur 6 weist einander abwechselnde Quantentopfschichten 31 und Barriereschichten 32 auf. Die Quantentopfschichten 31 und die Barriereschichten 32

erstrecken sich durchgehend über die gesamte aktive Zone hinweg, ohne dass absichtlich Unterbrechungen oder Lücken gebildet sind. Jedoch sind die Quantentopfschichten 31 und/oder die Barriereschichten 32 hinsichtlich ihrer Dicke moduliert .

So liegen Bereiche mit einer größeren Dicke der

Quantentopfschichten 31 und/oder der Barriereschichten 32 vor. Diese Bereiche bilden Emissionsbereiche 41, in denen vornehmlich eine Lichterzeugung erfolgt. Ferner liegen

Transportbereiche 42 vor, in denen die Quantentopfschichten 31 und/oder die Barriereschichten 32 dünner geformt sind. In den Transportbereichen 42 erfolgt vornehmlich ein Transport insbesondere von Löchern in Richtung parallel zur

Wachstumsrichtung G und in Quantentopfschichten 31, die nahe an der n-dotierten Seite 2 liegen. Aus den Transportbereichen 42 erfolgt weiter eine

Ladungsträgerverteilung in Richtung senkrecht zur

Wachstumsrichtung G in die Emissionsbereiche 41. Mit anderen Worten sind die Energieniveaus der Quantentopfschichten 31 in den Emissionsbereichen 41 sowie den Transportbereichen 42 derart eingestellt, sodass eine Ladungsträger-Rekombination vornehmlich in den Emissionsbereichen 41 erfolgt. Hierdurch erscheinen die Emissionsbereiche 41, in Draufsicht gesehen, heller als die Transportbereiche 42.

Gemäß Figur 1 ist die dem Substrat 6 nächstgelegene

QuantentopfSchicht 31 über die Emissionsbereiche 41 und die Transportbereiche 42 hinweg gleich gestaltet, also in

ungeänderter Dicke und Materialzusammensetzung vorhanden. Durch die dünneren Barriereschichten 32 und/oder

Quantentopfschichten 31 in den Transportbereichen 42 weisen die einzelnen Schichten in den Transportbereichen 42 eine trapezartige, symmetrische Gestalt auf, im Querschnitt gesehen. Eine Strukturierung in die Transportbereiche 42 und die Emissionsbereiche 41 erfolgt zum Beispiel dadurch, dass unterschiedliche Wachstumsraten an unterschiedlichen

Kristallebenen vorliegen und/oder dadurch, dass lokal eine Wachstumstemperatur, etwa durch Einstrahlung von Laserlicht, verändert wird. Ebenso können lithographische oder

selbstorganisierende Maskierungstechniken verwendet werden.

Optional sind an einer Seite der Halbleiterschichtenfolge Lichtauskoppelstrukturen 7 geformt. Es ist möglich, dass die Lichtauskoppelstrukturen 7 mit den Transportbereichen 42 räumlich korreliert sind. Entsprechendes ist auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich.

Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 2 zu sehen, sind die Quantentopfschichten 31 symmetrisch zu einer Symmetrieachse S gestaltet, wobei die Symmetrieachse S senkrecht zur

Wachstumsrichtung G ausgerichtet ist. Der Transport von Ladungsträgern ist durch Pfeile symbolisiert, wobei h + für Löcher und e " für Elektronen steht.

Optional, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen, ist es möglich, dass die Transportbereiche 42 jeweils eine Mittelachse M aufweisen. Die Mittelachse M ist parallel zur Wachstumsrichtung G orientiert. Im Querschnitt gesehen sind die Transportbereiche 42 bevorzugt symmetrisch zur

Mittelachse M aufgebaut.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind in den

Transportbereichen 42 die Barriereschichten 32 und die

Quantentopfschichten 31 jeweils dreieckig geformt. Gemäß Figur 4 weisen die Quantentopfschichten 31 und die

Barriereschichten 32 im Querschnitt gesehen eine bogenförmige Gestalt auf.

In Richtung hin zu einer Mitte der Transportbereiche 42 nimmt gemäß der Figuren 3 und 4 ein Abstand benachbarter

Quantentopfschichten 31 zueinander ab. Ein geringster Abstand zwischen benachbarten Quantentopfschichten 31 liegt im

Bereich der Mittelachse M vor.

Gemäß Figur 5 sind die Quantentopfschichten 31 und die

Barriereschichten 32 in den Transportbereichen 42 ebenfalls im Querschnitt gesehen dreieckig geformt. Dabei sind die Quantentopfschichten 31 innerhalb des Bereichs 42 äquidistant zueinander angeordnet, ein Abstand zwischen benachbarten Quantentopfschichten 31 bleibt somit über die gesamte Breite der Transportbereiche 42 hinweg konstant oder näherungsweise konstant. Entsprechendes kann auch für bogenförmige oder trapezförmige Ausgestaltungen gelten, vergleiche insbesondere die Figuren 1 und 4. Wie in Figur 6 zu sehen, können die Quantentopfschichten 31 in den Transportbereichen 42 als Erhebungen gestaltet sein, relativ zu den Quantentopfschichten 31 in den

Emissionsbereichen 41 und mit Bezug auf die Wachstumsrichtung G. Ansonsten sind die Transportbereiche 42 der Figur 6 genauso gestaltet wie die Transportbereiche 42 in Figur 5.

Auch die Quantentopfschichten 31 gemäß der Figuren 1, 3 und 4 können, anders als in diesen Figuren dargestellt, als

Erhebungen analog zu Figur 6 ausgeführt sein.

In den Figuren 2 bis 6 erstrecken sich die veränderten

Schichten 31, 32 in den Transportbereichen 42 entlang der Wachstumsrichtung G jeweils vollständig durch die Mehrfach-

Quantentopfstruktur 3 hindurch. Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 7 illustriert, ist nur ein Teil der

Quantentopfschichten 31 in den Transportbereichen 42 dünner und damit trapezförmig gestaltet. Mehrere der

Quantentopfschichten 31 erstrecken sich in ungeänderter und gleich bleibender Dicke sowohl über die Emissionsbereiche 41 als auch über die Abschnitte mit den gedünnten

Quantentopfschichten 31 hinweg. Entlang der Wachstumsrichtung G erstreckt sich der eigentliche Transportbereich 42 zu ungefähr 40 % durch die Mehrfach-Quantentopfstruktur 3 hindurch. Entsprechendes kann für Quantentopfschichten 31 gelten, die analog zu den Figuren 3 bis 6 gestaltet sind.

Wie in Figur 7 anhand der Bezugszeichen verdeutlicht, werden als Transportbereiche 42 solche Abschnitte der Mehrfach-

Quantentopfstruktur 3 verstanden, die in Richtung parallel zur Wachstumsrichtung G zumindest zum Teil veränderte

Quantentopfschichten 31 und/oder Barriereschichten 32 aufweisen, da in diesen Abschnitten eine verbesserte

Ladungsträgerleitfähigkeit in Richtung parallel zur

Wachstumsrichtung G erzielt ist. Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 8 illustriert, weisen die Quantentopfschichten 31 in den Transportbereichen 42 eine variable Dicke auf. Entgegen der Wachstumsrichtung G nimmt eine Breite der Quantentopfschichten 31 in den

Transportbereichen 42 ab. Dabei ist es, anders als

dargestellt, auch möglich, dass die Transportbereiche 42 die Quantentopfstruktur 3 vollständig durchdringen, in Richtung entlang der Wachstumsrichtung G.

Beim Ausführungsbeispiel, wie in Figur 9 illustriert, nimmt eine Breite der Quantentopfschichten 31 in den

Transportbereichen 42 in Richtung hin zu einer Mitte der Quantentopfstruktur 3 zu. Abweichend von der Darstellung in Figur 9 ist es möglich, dass eine breiteste der

Quantentopfschichten 31 in den Transportbereichen 42 nicht in der Mitte der Quantentopfstruktur 3 liegt, entlang der

Wachstumsrichtung G, sondern beispielsweise in einem unteren Viertel oder in einem unteren Drittel, entlang der

Wachstumsrichtung G gesehen. Das heißt, dann durchdringen die Transportbereiche 42 die Quantentopfstruktur 3 beispielsweise zu 4/5 oder 3/4 oder 2/3 und die am weitesten innerhalb der Quantentopfstruktur 3 liegende QuantentopfSchicht 31 der Transportbereiche 42 weist dann die größte Dicke auf, ausgehend von einer Seite der Multi-Quantentopfstruktur 3. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen beginnen die Transportbereiche 42 bevorzugt an einer der p-dotierten Seite der Halbleiterschichtenfolge zugewandten Seite der Multi- Quantentopfstruktur 3, können aber auch an einer n-dotierten Seite beginnen. In Figur 10 ist gezeigt, dass die Quantentopfschichten 31 in den Transportbereichen 42 im Querschnitt gesehen dreieckig geformt sind. Entlang der Wachstumsrichtung G nimmt dabei eine Breite der Quantentopfschichten 31 in den

Transportbereichen 42 zu, beispielsweise linear zu.

Die Anzahl der Quantentopfschichten 31 liegt zum Beispiel bei mindestens 5 oder 7 und/oder bei höchstens 9 oder 15. Die Dicken der Quantentopfschichten 31 liegen bevorzugt zwischen einschließlich 2 nm und 4 nm, insbesondere bei zirka 3 nm, in den Emissionsbereichen 41 und zwischen einschließlich 0,25 nm und 3 nm, insbesondere bei zirka 1 nm, in den

Transportbereichen 42. Die Quantentopfschichten 31 bestehen bevorzugt aus InGaN mit einem Indium-Gehalt zwischen

einschließlich 6 % und 25 %, insbesondere zirka 12%, in den Emissionsbereichen 41 und mit einem Indium-Gehalt zwischen einschließlich 2 % und 15 %, insbesondere zirka 3 %, in den Transportbereichen 42. Die Dicken der Barriereschichten 32 liegen bevorzugt zwischen einschließlich 3 nm und 15 nm, insbesondere zirka 9 nm, in den Emissionsbereichen 41 und zwischen einschließlich 0,5 nm und 8 nm, insbesondere zirka 3 nm, in den Transportbereichen 42. Die Transportbereiche 42 können einen mittleren Durchmesser zwischen einschließlich 50 nm und 800 nm oder 80 nm bis 400 nm, insbesondere zirka

200 nm, aufweisen. Die Transportbereiche 42 nehmen bevorzugt eine Flächenanteil zwischen einschließlich 2 % und 20 %, insbesondere zirka 6 %, ein, in Draufsicht gesehen. Diese Werte gelten bevorzugt auch für alle anderen

Ausführungsbeispiele.

In Figur 11 ist illustriert, dass mehrere verschiedene Arten von Transportbereichen 42 innerhalb einer Quantentopfstruktur 3 miteinander kombiniert sein können. Dabei ist es auch möglich, dass ein kleinerer Teil der Transportbereiche 42 an einer n-dotierten Seite beginnt. Abweichend von der

Darstellung gemäß Figur 11 können auch unterschiedliche

Strukturen miteinander kombiniert werden, beispielsweise im Querschnitt gesehen dreieckig geformte Quantentopfschichten 31 aus den Figuren 5, 6 oder 10 mit trapezförmigen

Quantentopfschichten 31, etwa aus den Figuren 7 bis 9, mit bogenförmigen Quantentopfschichten 31, etwa aus der Figur 4.

Bei dem Halbleiterchip 1, wie in Figur 12 gezeigt, weist das Substrat 6 eine strukturierte Substratoberfläche 60 auf. Die Emissionsbereiche 41 und die Transportbereiche 42 sind durch die Strukturierung der Substratoberfläche 60 vorgegeben. Die Quantentopfschichten 31 weisen dieselbe Kontur auf wie die Substratoberfläche 60, im Querschnitt gesehen. Die

Emissionsbereiche 41 sind dabei durch Bereiche der

Substratoberfläche 60 definiert, die senkrecht zur

Wachstumsrichtung G verlaufen und plateauartig geformt sind. Eine entsprechende Formgebung der Quantentopfschichten 31 in den Transportbereichen 42 kann auch in allen anderen

Ausführungsbeispielen erfolgen.

In Figur 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des

Halbleiterchips 1 dargestellt. Eine elektrische Kontaktierung ist dabei gestaltet, wie in der Druckschrift

US 2010/0171135 AI angegeben, deren Offenbarungsgehalt durch Rückbezug mit aufgenommen wird. Somit erfolgt eine

Kontaktierung auch über Kontaktbereiche, die von der p-Seite 5 her durch die Multi-Quantentopfstruktur 3 in die n-Seite 2 verlaufen. Diese Durchkontaktierungen durch die Mehrfach- Quantentopfstruktur 3 hindurch weisen bevorzugt eine deutlich größere Breite auf als die Transportbereiche 42, beispielsweise eine um mindestens einen Faktor 5 oder 10 oder 20 größere Breite.

Ferner sind in Figur 13 schematisch Kristalldefekte 10 in Form von so genannten V-Pits dargestellt. Solche V-Pits sind beispielsweise in der Druckschrift Cho et al . im Journal of the Korean Physical Society, Vol. 42, Februar 2003, Seiten S547 bis S550, beschrieben. Durch diese V-Pits 10 ist es möglich, dass die Quantentopfschichten 31 in der Multi- Quantentopfstruktur 3 lokal verzerrt sind. Jedoch sind diese V-Pits 10 bevorzugt nicht räumlich korreliert zu den

Transportbereichen 42 vorhanden, sondern zufällig verteilt. Weiterhin sind räumliche Abmessungen der V-Pits 10 in

Richtung senkrecht zur Wachstumsrichtung G bevorzugt um mindestens einen Faktor 2 oder 5 kleiner als die Abmessungen der Transportbereiche 42, aber entlang parallel der

Wachstumsrichtung G größer. Auch können die V-Pits 10 sich in Richtung hin zur p-Seite 5 verbreitern, entgegengesetzt zu den Quantentopfschichten 31 in den Transportbereichen 42. Abweichend von der Darstellung in Figur 13 ist es aber auch möglich, dass die V-Pits 10 und die Transportbereiche 42 sich beide in Richtung hin zur p-Seite verbreitern, im Querschnitt gesehen . In der Draufsicht gemäß Figur 14A ist dargestellt, dass die Transportbereiche 42 inselförmig sind und in einem

hexagonalen Gitter angeordnet sein können. Gemäß Figur 14B sind die Transportbereiche 42 in einem Rechteckgitter

regelmäßig angeordnet.

Die Anordnung der Transportbereiche 42 in den Figuren 14C und 14D erfolgt ebenfalls in einem regelmäßigen Muster. Wie in Figur 14C zu sehen, können die einzelnen Transportbereiche 42 aber, gegenüber einem reinen Rechteckgitter, leicht verrutscht sein, zum Beispiel im Mittel um höchstens 30 % oder 20 % einer Gitterkonstanten. In Figur 14D ist

dargestellt, dass die Transportbereiche 42 um Gitterpunkte eines regelmäßigen Gitters herum, das insbesondere ein

Rechteckgitter ist, angeordnet sind. Dabei liegen zum

Beispiel zwischen einschließlich 1 und 5 der

Transportbereiche 42 eng um einen Gitterpunkt herum, zum Beispiel in einem Radius von höchsten 20 % oder 10 % der Gitterkonstanten.

Eine entsprechende Anordnung der Transportbereiche 42, in Draufsicht gesehen, kann ebenso bei allen anderen

Ausführungsbeispielen vorliegen.

In Figur 16 ist eine herkömmliche Multi-Quantentopfstruktur 3' gezeigt. Hierbei ist eine Dicke der Quantentopfschichten 31 und der Barriereschichten 32 nicht moduliert, sodass

Ladungsträger h + , e " gleichmäßig und ganzflächig in die

Multi-Quantentopfstruktur 3' eingeprägt werden.

Gegenüber einer solchen herkömmlichen Multi- Quantentopfstruktur 3' sind die Multi-Quantentopfstrukturen 3 der Figuren 1 bis 14 hinsichtlich eines Lichtstroms Φ und einer externen Quanteneffizienz Y verbessert, siehe Figur 15. In Figur 15 ist eine Abhängigkeit des Lichtstroms Φ von einem Betriebsstrom I gezeigt sowie eine Abhängigkeit der externen Quanteneffizienz Y, aufgetragen gegenüber dem Logarithmus des Betriebsstroms I.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 17 sind benachbarte

Emissionsbereiche 41, im Querschnitt gesehen, entlang der Wachstumsrichtung G versetzt zueinander angeordnet. Zwischen benachbarten Emissionsbereichen 41 befindet sich je ein

Transportbereich 42, der schräg zur Wachstumsrichtung G verläuft . In den Figuren 18 bis 20 sind

Transmissionselektronenmikroskop-Aufnahmen von

Ausführungsbeispielen von Halbleiterchips 1 gezeigt. Die Quantentopfschichten 31 erscheinen dabei heller als die

Barriereschichten 32.

Gemäß Figur 18 sind die Quantentopfschichten 31 in dem

Emissionsbereich 41 deutlich dicker ausgebildet als in dem Transportbereich 42. Die Quantentopfschichten 31 sind in einem Übergangsbereich zwischen dem Emissionsbereich 41 und dem Transportbereich 42 nicht unterbrochen.

In Figur 19 ist dargestellt, dass in dem Transportbereich 42 im Querschnitt gesehen eine Doppelstruktur, zusammengesetzt aus zwei Dreiecken, vorliegen kann.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die

Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt.

Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 104 700.4, deren Offenbarungsgehalt durch Rückbezug mit aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste

1 optoelektronischer Halbleiterchip

2 n-Seite

3 Multiquantentopfstruktur

3' herkömmliche Multiquantentopfstruktur

31 QuantentopfSchicht

32 Barriereschicht

41 Emissionsbereich

42 Transportbereich

5 p-Seite

6 Substrat

60 Substratoberfläche

7 Lichtauskoppelstruktur

8 Kontaktmetallisierung

9 Isolierschicht

10 V-Pit e " Elektron

G Wachstumsrichtung

h + Loch

I Strom in willkürlichen Einheiten (a.u.)

M Mittelachse

Φ Lichtstrom in Lumen

S Symmetrieachse

Y externe Quanteneffizienz in Prozent