OPTOELEKTRONISCHES HALBLEITERBAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERBAUELEMENTS

Es wird ein optoelektronisches Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen

Halbleiterbauelements angegeben. Bei dem optoelektronischen Halbleiterbauelement kann es sich insbesondere um ein

Strahlungsemittierendes optoelektronisches

Halbleiterbauelement handeln, das in Betrieb

elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht, emittiert.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben, das eine verbesserte

Effizienz aufweist.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur

Herstellung eines solchen optoelektronischen

Halbleiterbauelements anzugeben.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische

Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper mit einem ersten Bereich, einem zur Erzeugung von elektromagnetischer

Strahlung geeigneten aktiven Bereich, einem Ausgangsbereich, einer Vielzahl von trichterförmigen Öffnungen und einem zweiten Bereich. Dabei ist der Ausgangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem aktiven Bereich angeordnet und der aktive Bereich ist zwischen dem Ausgangsbereich und dem zweiten Bereich angeordnet. Vorzugsweise sind die Bereiche epitaktisch aufgewachsen. Der aktive Bereich umfasst

bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen Einfach-Quantentopf (SQW, Single quantum well) oder,

besonders bevorzugt eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW, multiple quantum well) zur Strahlungserzeugung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements erstrecken sich die trichterförmigen Öffnungen ausgehend von dem Ausgangsbereich durch den aktiven Bereich bis zum zweiten Bereich. Die trichterförmigen

Öffnungen haben ihren Ursprung dort, wo durch Fehlstellen im Gitter Versetzungen auftreten. Versetzungen stellen

eindimensionale Gitterfehler in einem Kristall dar. Die trichterförmigen Öffnungen verjüngen sich ausgehend vom zweiten Bereich in Richtung des Ausgangsbereichs. Die

trichterförmigen Öffnungen durchstoßen den aktiven Bereich vollständig.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements basiert der Halbleiterkörper auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial. „Auf Nitrid- Verbindungshalbleitern basierend" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass der Halbleiterkörper, insbesondere die aktive Schicht ein Nitrid- I I I/V-Verbindungshalbleiter- material, vorzugsweise Al _n Ga _m I ni- _n - _m N umfasst, wobei 0 < n < 1, 0 < m < 1 und n+m < 1. Dabei muss dieses Material nicht zwingend eine mathematisch exakte Zusammensetzung nach obiger Formel aufweisen. Vielmehr kann es einen oder mehrere

Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen, die die charakteristischen physikalischen Eigenschaften des Al _n Ga _m I ni- _n - _m N-Materials im Wesentlichen nicht ändern. Der Einfachheit halber beinhaltet obige Formel jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters (AI, Ga, I n , N) , auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt sein können. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der erste Bereich eine n- Dotierung auf. Das heißt, der erste Bereich ist n-leitend ausgebildet und kann beispielsweise mit Silizium oder mit Phosphor dotiert sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist der zweite Bereich eine p- Dotierung auf. Das heißt, der zweite Bereich ist p-leitend ausgebildet und kann beispielsweise mit Magnesium oder mit Zink dotiert sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die trichterförmigen Öffnungen unter anderem mit dem Material des zweiten Bereichs befüllt. Dadurch ergibt sich vorteilhaft eine große Kontaktfläche zwischen dem Material des zweiten Bereichs und dem aktiven Bereich. Eine große Kontaktfläche ermöglicht einen

verringerten elektrischen Widerstand und somit einen

verbesserten Stromfluss von dem zweiten Bereich in den aktiven Bereich.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das optoelektronische

Halbleiterbauelement einen Halbleiterkörper umfassend einen ersten Bereich, einen zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung geeigneten aktiven Bereich, einen Ausgangsbereich, eine Vielzahl von trichterförmigen Öffnungen und einen zweiten Bereich, wobei

- der Ausgangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem aktiven Bereich angeordnet ist,

- der aktive Bereich zwischen dem Ausgangsbereich und dem zweiten Bereich angeordnet ist, und - sich die trichterförmigen Öffnungen ausgehend von dem

Ausgangsbereich durch den aktiven Bereich bis zum zweiten Bereich erstrecken, wobei

- der Halbleiterkörper auf einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial basiert,

- der erste Bereich eine n-Dotierung aufweist,

- der zweite Bereich eine p-Dotierung aufweist, und

- die trichterförmigen Öffnungen mit dem Material des zweiten Bereichs befüllt sind.

Einem hier beschriebenen optoelektronischen

Halbleiterbauelement liegen dabei unter anderem die folgenden Überlegungen zugrunde. Um den elektrischen

Übergangswiderstand zwischen dem p-dotierten Bereich und dem aktiven Bereich des auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter basierenden optoelektronischen Halbleiterbauelements zu verringern, ist das Einbringen von trichterförmigen Öffnungen von Vorteil. Die Dichte der trichterförmigen Öffnungen hat einen starken Einfluss auf die interne Quanteneffizienz des optoelektronischen Halbleiterbauelements und hängt in erster Linie maßgeblich von der Dichte der Versetzungen in dem verwendeten Substratmaterial ab. Diese Dichte der

Versetzungen in dem verwendeten Substratmaterial kann großen Schwankungen unterliegen, die beispielsweise vom

Herstellungsprozess des Substrats abhängen.

Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauelement macht unter anderem von der Idee Gebrauch, die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch die gezielte Steuerung der Prozessparameter während des epitaktischen Aufwachsens des Ausgangsbereichs einzustellen. Dadurch kann die Dichte der trichterförmigen Öffnungen unabhängig von der Dichte der Versetzungen in dem verwendeten Substratmaterial eingestellt werden und es verbleiben mehr Freiheiten in der Gestaltung eines Pufferbereichs welcher zur Einstellung der

Versetzungsdichte dient. Eine aufwändige Behandlung der Substrate zur Einstellung der Dichte der Versetzungen kann somit vorteilhaft entfallen. Weitergehend ist es möglich, vorstrukturierte Substrate mit unterschiedlichen Strukturen (PSS patterned sapphire Substrate) sowie Silizium- oder Siliziumcarbid-Substrate als Aufwachssubstrate zu verwenden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements sind die trichterförmigen Öffnungen zu einer verbesserten Ladungsträgerinjektion von dem zweiten Bereich in den aktiven Bereich eingerichtet. Eine durch die trichterförmigen Öffnungen vorteilhaft vergrößerte

Grenzfläche zwischen dem aktiven Bereich und dem zweiten

Bereich erleichtert die Ladungsträgerinjektion in den aktiven Bereich. Eine verbesserte Ladungsträgerinjektion bewirkt einen vorteilhaft verringerten elektrischen Widerstand des optoelektronischen Halbleiterbauelements .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weisen die trichterförmigen Öffnungen eine vorgebbare Dichte auf, und die Dichte der

trichterförmigen Öffnungen ist von einer Dichte von

Versetzungen innerhalb des ersten Bereichs entkoppelt. Die Dichte der Versetzungen innerhalb des ersten Bereichs kann durch die Verwendung unterschiedlicher Substrate, die

Verwendung von Substraten verschiedener Hersteller oder durch maschinelle Einflüsse schwanken. Im Unterschied zu

herkömmlichen Halbleiterbauelementen ist die Dichte der trichterförmigen Öffnungen von der Dichte der Versetzungen und den damit einhergehenden Schwankungen entkoppelt. Dies bedeutet, dass die Dichte der trichterförmigen Öffnungen auf einen vorgebbaren Wert eingestellt ist und nicht durch die Dichte der Versetzungen bedingt ist. Auf diese Weise ist es möglich, bei einer Mehrzahl von optoelektronischen

Halbleiterbauelementen eine gleichbleibende Dichte von trichterförmigen Öffnungen zu erzielen und Schwankungen der Dichte der Versetzungen und maschinelle Einflüsse auf den Herstellungsprozess zu kompensieren. Insbesondere bedeutet die Einstellung der Dichte der trichterförmigen Öffnungen auf einen vorgebbaren Wert eine durch Prozessparameter

einstellbare und sich nicht zufällig einstellende Dichte. Dadurch können eine aufwändige Vorbehandlung des Substrats zur Einstellung der Dichte der Versetzungen und eine

aufwändige Anpassung der Herstellungsmaschinen entfallen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements beträgt die Dichte der trichterförmigen Öffnungen mindestens 10 ⁶ cm ^~2 und höchstens 10 ¹⁰ cm ^~2 und

bevorzugt mindestens 10 ⁷ cm ^~2 und höchstens 10 ⁸ cm ^~2 . Dadurch ist eine verbesserte Ladungsträgerinjektion gewährleistet, ohne eine zu große Fläche des aktiven Bereichs durch die

trichterförmigen Öffnungen zu beeinträchtigen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch eine Konzentration eines Dotierstoffes im Ausgangsbereich eingestellt, wobei der Dotierstoff

vorzugsweise Silizium oder Germanium ist. Der Ausgangspunkt einer trichterförmigen Öffnung ist eine Versetzung an der Oberfläche des ersten Bereichs. Beim Aufwachsprozess des Ausgangsbereichs werden beispielsweise Ga, H ₃ sowie SiH ₄ bereitgestellt. Silizium geht mit Stickstoff eine Verbindung zu einem Siliziumnitrid ein und lagert sich an der Oberfläche des ersten Bereichs als poröse Strukturen an. Bevorzugt findet dieser Prozess an den Versetzungen statt. Ist die Geschlossenheit der an einer Versetzung angelagerten, porösen Siliziumnitridstruktur ausreichend hoch, um die weitere

Ablagerung von Galliumnitrid zu verhindern, bildet sich an dieser Stelle eine trichterförmige Öffnung aus. Eine hohe Siliziumkonzentration bewirkt somit eine hohe Dichte der trichterförmigen Öffnungen. Dadurch kann die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch die Konzentration der

Siliziumdotierung oder der Germaniumdotierung eingestellt werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements weist die Konzentration des

Dotierstoffs einen Wert im Bereich von einschließlich 0

Atomen pro Kubikzentimeter bis einschließlich lxlO ²⁰ Atomen pro Kubikzentimeter und bevorzugt einen Wert im Bereich von einschließlich 5xl0 ¹⁸ Atomen pro Kubikzentimeter bis

einschließlich 5xl0 ¹⁹ Atomen pro Kubikzentimeter auf. In diesem Bereich zeigt die Dichte der trichterförmigen

Öffnungen eine Abhängigkeit von der Dotierstoffkonzentration, wobei vorteilhafterweise die Dotierstoffkonzentration so gewählt werden kann, dass die Funktion des

Halbleiterbauelements nicht beeinträchtigt wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch eine Wachstumstemperatur eingestellt, wobei die Wachstumstemperatur vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 850°C bis einschließlich 950°C liegt. Eine Erhöhung der Temperatur begünstigt die Formation von

dichteren Siliziumnitrid Bereichen an den Versetzungen und damit eine Bildung der trichterförmigen Öffnungen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch eine Hinzugabe von Indium eingestellt, wobei ein Stoffanteil von Indium in dem Ausgangsbereich mindestens 0,1% und höchstens 2% beträgt. Indium lagert sich an der

Oberfläche des Ausgangsbereichs ab und erhöht die Mobilität der adsorbierten Atome an der Oberfläche des

Ausgangsbereichs. Dadurch ist die Bildung von

trichterförmigen Öffnungen verringert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauelements ist die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch eine Hinzugabe von Aluminium eingestellt, wobei ein Stoffanteil von Aluminium in dem Ausgangsbereich mindestens 1% und höchstens 10% beträgt. Aluminium wird mit in das Kristallgitter des Ausgangsbereichs eingebaut und begünstigt die Bildung von trichterförmigen Öffnungen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements umfasst das Verfahren folgende Schritte:

A) Aufwachsen eines Pufferbereichs auf ein bereitgestelltes Substrat. Das Substrat kann beispielsweise ein Saphir

Substrat umfassen. Der Pufferbereich wird vorzugsweise epitaktisch auf das Substrat aufgewachsen und dient einer Anpassung der unterschiedlichen Gitterkonstanten des

Substrats und einem nachfolgenden Halbleiterkörper.

B) Aufwachsen eines ersten Bereichs auf den Pufferbereich . Der erste Bereich ist vorzugsweise n-dotiert.

C) Aufwachsen eines Ausgangsbereichs für trichterförmige Öffnungen auf den ersten Bereich, wobei eine Dichte der trichterförmigen Öffnungen einstellbar ist und unabhängig von einer Dichte der Versetzungen an der Grenzfläche zwischen dem ersten Bereich und dem Ausgangsbereich ist. Die

Wachstumsbedingungen des Ausgangsbereichs werden entsprechend der gewünschten Dichte der trichterförmigen Öffnungen

gewählt. Vorteilhaft kann dabei auf einen Ätzprozess zur Erzeugung der trichterförmigen Öffnungen verzichtet werden.

D) Aufwachsen eines aktiven Bereichs auf den Ausgangsbereich. Der aktive Bereich beinhaltet einen pn-Übergang und ist zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung eingerichtet.

E) Aufwachsen eines zweiten Bereichs auf den aktiven Bereich. Der zweite Bereich ist vorzugsweise p-dotiert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements ist eine Variation der Dichte der Versetzungen innerhalb des ersten Bereichs durch die Dichte der trichterförmigen

Öffnungen kompensiert. Mit anderen Worten ist die Dichte der trichterförmigen Öffnungen von der Dichte der Versetzungen innerhalb des ersten Bereichs entkoppelt. Die Dichte der Versetzungen innerhalb des ersten Bereichs kann bei der

Verwendung von Substraten unterschiedlicher Hersteller großen Variationen unterliegen. Auch bei einer variierenden Dichte der Versetzungen durch die Verwendung von Substraten

unterschiedlicher Hersteller kann die Dichte der

trichterförmigen Öffnungen vorteilhaft konstant gehalten werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements werden maschinell bedingte Einflüsse auf die Herstellung des Halbleiterbauelements durch die Dichte der trichterförmigen Öffnungen kompensiert. Optoelektronische

Halbleiterbauelemente, die in unterschiedlichen Maschinen hergestellt werden, weisen bei nominell gleichen Prozessparametern dennoch eine Schwankung in der Dichte der trichterförmigen Öffnungen auf. Diese maschinenspezifischen Schwankungen der Dichte der trichterförmigen Öffnungen werden kompensiert, um eine gleichbleibende Effizienz in allen

Bauelementen zu erreichen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch eine Wachstumstemperatur eingestellt, wobei die

Wachstumstemperatur vorzugsweise in einem Bereich von

einschließlich 850°C bis einschließlich 950°C liegt. Eine hohe Wachstumstemperatur begünstigt die Bildung von

Siliziumnitrid an Stellen von Versetzungen. Ist der Bereich aus dem gebildeten Siliziumnitrid dicht genug ausgebildet, um das Wachstum von Galliumnitrid zu verhindern, bildet sich an dieser Stelle eine trichterförmige Öffnung aus.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch eine Hinzugabe von Indium eingestellt, wobei ein Stoffanteil von Indium in dem Ausgangsbereich mindestens 0,1% und höchstens 2% beträgt. Indium lagert sich an der Oberfläche des

Ausgangsbereichs ab und erhöht die Mobilität der adsorbierten Atome an der Oberfläche des Ausgangsbereichs. Dadurch wird die Bildung von trichterförmigen Öffnungen gestört und so die Dichte der trichterförmigen Öffnungen verringert. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur

Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch eine Hinzugabe von Aluminium eingestellt, wobei ein Stoffanteil von Aluminium in dem Ausgangsbereich mindestens 1% und höchstens 10% beträgt. Aluminium wird mit in das

Kristallgitter des Ausgangsbereichs eingebaut und begünstigt die Bildung von trichterförmigen Öffnungen, wodurch die

Dichte der trichterförmigen Öffnungen zunimmt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements wird die Dichte der trichterförmigen Öffnungen durch eine Konzentration eines Dotierstoffes im Ausgangsbereich

eingestellt. Vorzugsweise ist der Dotierstoff Silizium oder Germanium und die Konzentration des Dotierstoffes weist einen Wert im Bereich von einschließlich 0 Atomen pro

Kubikzentimeter bis einschließlich lxlO ²⁰ Atomen pro

Kubikzentimeter und bevorzugt einen Wert von einschließlich 5xl0 ¹⁸ Atomen pro Kubikzentimeter und einschließlich 5xl0 ¹⁹ Atomen pro Kubikzentimeter auf. Der Ausgangspunkt einer trichterförmigen Öffnung ist eine Versetzung an der

Oberfläche des ersten Bereichs. Beim Aufwachsprozess des Ausgangsbereichs werden beispielsweise Ga, H ₃ sowie SiH ₄ bereitgestellt. Silizium geht mit Stickstoff eine Verbindung zu einem Siliziumnitrid ein und lagert sich an der Oberfläche des ersten Bereichs an. Bevorzugt findet dieser Prozess an den Versetzungen statt. Ist die Geschlossenheit der an einer Versetzung angelagerten, porösen Siliziumnitridstruktur ausreichend hoch, um die weitere Ablagerung von Galliumnitrid zu verhindern, bildet sich an dieser Stelle eine

trichterförmige Öffnung aus. Eine hohe Siliziumkonzentration bewirkt dadurch eine hohe Dichte der trichterförmigen

Öffnungen. Dadurch kann die Dichte der trichterförmigen

Öffnungen durch die Konzentration der Siliziumdotierung oder der Germaniumdotierung eingestellt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Vorteile des optoelektronischen Halbleiterbauelements ergeben sich aus den folgenden, im Zusammenhang mit den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen .

Es zeigen:

Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch ein

optoelektronisches Halbleiterbauelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 2 den Verlauf der internen Quanteneffizienz eines

optoelektronischen Halbleiterbauelements in Abhängigkeit der Dichte der trichterförmigen

Öffnungen,

Figur 3 eine Aufsicht auf den aktiven Bereich von

verschiedenen optoelektronischen

Halbleiterbauelementen, die unter Variation von Wachstumstemperatur und Dotierstoffkonzentration hergestellt sind,

Figuren 4A bis 4C Aufsichten auf den aktiven Bereich von verschiedenen optoelektronischen

Halbleiterbauelementen, die unter Zugabe von unterschiedlichen Dotierstoffen hergestellt sind,

Figuren 5A bis 5C Aufsichten auf den aktiven Bereich von verschiedenen optoelektronischen

Halbleiterbauelementen, die auf Aufwachssubstraten mit unterschiedlichen Versetzungsdichten hergestellt sind, und Figuren 6A und 6B Aufsichten auf den aktiven Bereich von verschiedenen optoelektronischen

Halbleiterbauelementen, die bei identischen Wachstumsparametern von unterschiedlichen Herstellungsmaschinen hergestellt sind.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren

dargestellten Elemente untereinander sind nicht als

maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere

Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein. Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das optoelektronische

Halbleiterbauelement 1 umfasst einen Halbleiterkörper 10 mit einem zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung

eingerichteten aktiven Bereich 103, einem ersten Bereich 101, einem zweiten Bereich 102 einem Ausgangsbereich 104 und einer Vielzahl von trichterförmigen Öffnungen 105. Der

Halbleiterkörper 10 ist auf einem Pufferbereich 120

angeordnet. Der Pufferbereich 120 ist auf einem

Aufwachssubstrat 130 aufgewachsen. Alle Halbleiterschichten werden vorzugsweise epitaktisch aufeinander aufgewachsen und basieren vorzugsweise auf einem Nitrid- Verbindungshalbleitermaterial in dem weiter oben definierten Sinne. Die Wachstumsrichtung A ist mit dem nebenstehenden Pfeil A gekennzeichnet und erstreckt sich orthogonal zur

Haupterstreckungsebene des Halbleiterkörpers 10 ausgehend vom Aufwachssubstrat 130 in Richtung des zweiten Bereichs 102. Der Ausgangsbereich 104 ist der Ausgangsort für eine Vielzahl von trichterförmigen Öffnungen 105, deren Rotationsachsen parallel zur Wachstumsrichtung A ausgerichtet sind. Die trichterförmigen Öffnungen 105 verjüngen sich entgegen der Wachstumsrichtung A. Die trichterförmigen Öffnungen 105 erstrecken sich ausgehend vom Ausgangsbereich 104 vollständig durch den aktiven Bereich 103 hindurch bis hin zum zweiten Bereich 102 und sind mit dem Material des zweiten Bereichs 102 befüllt. Der aktive Bereich 103 ist zur Emission von

elektromagnetischer Strahlung vorgesehen und weist bevorzugt einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, einen

Einfachquantentopf (SQW, Single quantum well) oder, besonders bevorzugt eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) auf.

Der erste Bereich ist vorzugsweise n-dotiert, beispielsweise mit Silizium. Der zweite Bereich weist vorzugsweise eine p- Dotierung auf und ist beispielsweise mit Zink oder Aluminium dotiert.

Figur 2 zeigt den Verlauf der internen Quanteneffizienz eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 in Abhängigkeit der Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 im

Ausgangsbereich 104. Die interne Quanteneffizienz ist auf der Y-Achse mit dem Buchstaben E über der mit Buchstaben D gekennzeichneten X-Achse aufgetragen, die die Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 widerspiegelt. Aus dem Verlauf der internen Quanteneffizienz ist erkennbar, dass es ein Maximum für die interne Quanteneffizienz gibt. Daher ist es vorteilhaft, die Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 kontrollieren, das heißt, auf einen vorgebbaren Wert einstellen zu können um eine möglichst hohe interne

Quanteneffizienz zu erreichen.

Figur 3 zeigt Aufsichten auf den aktiven Bereich 103 von verschiedenen optoelektronischen Halbleiterbauelementen 1, die unter Variation der Wachstumstemperatur T und der

Dotierstoffkonzentration C hergestellt sind. Sowohl mit zunehmender Temperatur T als auch mit zunehmender

Dotierstoffkonzentration C nimmt die Dichte der

trichterförmigen Öffnungen 105 im Ausgangsbereich 104 und dem aktiven Bereich 103 zu. Der Referenzwert der Temperatur T beträgt 800°C, während der Referenzwert der

Dotierstoffkonzentration C 2, 5xl0 ¹⁹ Atome pro Kubikzentimeter beträgt. Eine Verringerung der Temperatur T um 20 °C hat eine Verringerung der Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 zur Folge. Ebenso zieht eine Verringerung der

Dotierstoffkonzentration C um 20% eine Verringerung der

Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 nach sich. Die Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 im aktiven Bereich 104 eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 zeigt eine klare Abhängigkeit von der Wachstumstemperatur T und der Dotierstoffkonzentration C. Diese Prozessparameter können vorteilhaft zur Beeinflussung der Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 verwendet werden.

Die Figur 4A zeigt eine Aufsicht auf den aktiven Bereich 103 eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In der Figur 4A ist eine

mittlere Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 in dem Ausgangsbereich 104 erkennbar. Dabei werden während der

Herstellung keine Dotierstoffe zugegeben. Figur 4A dient als Referenzfigur zu den Figuren 4B und 4C. Figur 4B zeigt eine Aufsicht auf den aktiven Bereich 103 eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, das unter Zugabe von Indium während des Wachstumsprozesses des Ausgangsbereichs 104 hergestellt ist. Der Stoffanteil von Indium in der festen Phase liegt hierbei zwischen einschließlich 1% und

einschließlich 2%. Die Zugabe von Indium hat die Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 im Vergleich zur Referenzfigur 4A stark verringert.

Figur 4C zeigt eine Aufsicht auf den aktiven Bereich 103 eines optoelektronischen Halbleiterbauelements 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, das unter Zugabe von Aluminium während des Wachstumsprozesses des Ausgangsbereichs 104 hergestellt ist. Der Anteil an Aluminium in der festen Phase liegt hierbei zwischen einschließlich 5% und einschließlich 10%. Das Aluminium wird dabei fest in das Kristallgitter des Ausgangsbereichs 104 mit eingebaut. Die Dichte der

trichterförmigen Öffnungen 105 nimmt durch das Aluminium stark zu, wie im Vergleich zur Referenzfigur 4A deutlich wird .

Die Figuren 5A bis 5C zeigen Aufsichten auf den aktiven

Bereich 103 von verschiedenen optoelektronischen

Halbleiterbauelementen 1, die auf Aufwachssubstraten

verschiedener Hersteller hergestellt sind. Die verwendeten Prozessparameter bei allen Herstellungsvorgängen sind

nominell gleich. Dennoch schwankt die Dichte der

trichterförmigen Öffnungen 105 in den Figuren 5A, 5B und 5C aufgrund der unterschiedlichen Dichten der Versetzungen in den Aufwachssubstraten stark. Dieses Ergebnis verdeutlicht den Vorteil einer Kontrolle beziehungsweise gezielten

Einstellbarkeit der Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 zur Kompensation der durch das Substrat bedingten Abweichungen .

Die Figuren 6A und 6B zeigen Aufsichten auf den aktiven

Bereich 103 von verschiedenen optoelektronischen

Halbleiterbauelementen 1, die bei identischen

Prozessparametern und Aufwachssubstraten von

unterschiedlichen Herstellungsmaschinen hergestellt sind. Dabei wird deutlich, dass die Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 von Figur 6A zu Figur 6B voneinander abweicht. Vorteilhafterweise kann mit den vorangehend beschriebenen Maßnahmen ein maschineller Einfluss auf die Dichte der trichterförmigen Öffnungen 105 kontrolliert und

gegebenenfalls kompensiert werden.

Die 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 102017124596.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Bezugs zeichenliste

1 optoelektronisches Halbleiterbauelement

10 Halbleiterkörper

101 erster Bereich

102 zweiter Bereich

103 aktiver Bereich

104 Ausgangsbereich

105 trichterförmige Öffnungen

120 Pufferbereich

130 Aufwachssubstrat

A Wachstumsrichtung

E interne Quanteneffizienz in Prozent

D Dichte der trichterförmigen Öffnungen

T Temperatur

C Dotierstoffkonzentration