(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性ゾーン（２０）を有するオプトエレクトロニクス半導体チップであって、
前記活性ゾーンは多重量子井戸構造を含み、前記多重量子井戸構造は、電磁放射を発生させるために設けられ、複数の連続的な量子井戸層（２１０，２２０，２３０）を含み、
前記多重量子井戸構造は、
−  ｎ型導電性ドープ層である少なくとも１つの第１の量子井戸層（２１０）であって、前記第１の量子井戸層（２１０）に隣接するｎ型導電性ドープ層である２つのバリア層（２５０）の間に配置される、少なくとも１つの第１の量子井戸層（２１０）と、
−  非ドープ層である第２の量子井戸層（２２０）であって、前記第２の量子井戸層に隣接する２つのバリア層（２５０，２６０）の間に配置され、前記バリア層（２５０，２６０）の一方はｎ型導電性ドープ層であり他方は非ドープ層である、第２の量子井戸層（２２０）と、
−  非ドープ層である少なくとも１つの第３の量子井戸層（２３０）であって、前記第３の量子井戸層に隣接する非ドープ層である２つのバリア層（２６０）の間に配置される、少なくとも１つの第３の量子井戸層（２３０）と、
を備える、オプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの第１の量子井戸層（２１０）と、前記第２の量子井戸層（２２０）と、前記少なくとも１つの第３の量子井戸層（２３０）とが、前記半導体チップのｎ側からｐ側の方向にこの順序で連続的に配置され、
前記多重量子井戸構造が、非ドープ層である少なくとも１つの第４の量子井戸層（２４０）であって、前記第４の量子井戸層（２４０）に隣接するｎ型導電性ドープ層である２つのバリア層（２５０）の間に配置される、少なくとも１つの第４の量子井戸層（２４０）、を備えており、
前記第４の量子井戸層（２４０）が、前記第１の量子井戸層（２１０）と前記第２の量子井戸層（２２０）との間に配置される、
請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項３】
成長基板を備えていない薄膜半導体チップである、
請求項１または２に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項４】
第３の量子井戸層（２３０）と同数の第１の量子井戸層（２１０）を含み、または、第３の量子井戸層（２３０）よりも多くの第１の量子井戸層（２１０）を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項５】
前記活性ゾーン（２０）が、５個以上かつ最大で１０個の量子井戸層（２１０，２２０，２３０，２４０）を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項６】
前記半導体チップのｎ側からｐ側の方向において前記活性ゾーン（２０）の前に配置される複数ペアの交互層から成り、５０ｎｍ以下の厚さを有する超格子（２７０）、
を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項７】
交互層の各ペアにおける少なくとも一方の層がｎ型導電性ドープ層である、請求項６に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項８】
前記少なくとも１つの第１の量子井戸層（２１０）、もしくは、前記第１の量子井戸層（２１０）に隣接する前記２つのバリア層（２５０）、またはその両方が、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の濃度（４）のｎ型ドーパントを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項９】
前記バリア層（２５０，２６０）の層厚がいずれも、９．５ｎｍ〜１０．５ｎｍの値を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項１０】
前記量子井戸層（２１０，２２０，２３０，２４０）の層厚がいずれも、２ｎｍ〜３ｎｍの値を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項１１】
前記活性ゾーン（２０）が、ＩｎＧａＮ化合物半導体材料をベースとする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項１２】
緑色のスペクトル範囲における最大輝度を有する電磁放射を放出させるように設けられる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【請求項１３】
前記活性ゾーン（２０）が、１つのみの前記第３の量子井戸層（２３０）と２つの前記第４の量子井戸層（２４０）とを有し、前記第３の量子井戸層（２３０）および前記第４の量子井戸層（２４０）が、前記第１の量子井戸層（２１０）の後ろ且つ前記第２の量子井戸層（２２０）の前に配置されている、請求項２〜１２のいずれか１項に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、多重量子井戸構造を有するオプトエレクトロニクス半導体チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
多重量子井戸構造を有するオプトエレクトロニクス半導体チップは、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０１／３９２８２号
【特許文献２】米国特許第５，８３１，２７７号明細書
【特許文献３】欧州特許第０９０５７９７号明細書
【特許文献４】国際公開第０２／１３２８１号
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18 October 1993, 2174-2176
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願の目的は、多重量子井戸構造を有する、特に効率的なオプトエレクトロニクス半導体チップを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載のオプトエレクトロニクス半導体チップによって達成される。本半導体チップの有利な構造形態およびさらなる発展形態は、従属請求項に記載されている。特許請求の範囲の開示内容は、参照によって明示的に以下の説明に組み込まれる。
【０００７】
電磁放射を発生させるために設けられている多重量子井戸構造を含む活性ゾーンを備えたオプトエレクトロニクス半導体チップを開示する。活性ゾーンは、特に、エピタキシャル半導体積層体の部分領域である。本半導体チップは、例えば、発光ダイオードチップまたはレーザーダイオードチップである。
【０００８】
活性ゾーンは、複数の連続的な量子井戸層を含む。量子井戸層のそれぞれは、それぞれに関連付けられている２つのバリア層の間に配置されていることが都合がよい。言い換えれば、バリア層および量子井戸層はいずれにおいても、活性ゾーンにおいて相互に連続的に配置されている。具体的には、量子井戸層それぞれの前には、それぞれに関連付けられているバリア層が配置されており、量子井戸層それぞれの後ろには、それぞれに関連付けられているさらなるバリア層が配置されている。用語「前に配置されている」および「後ろに配置されている」は、ここではいずれも、半導体チップのｎ側からｐ側（これらの間に活性ゾーンが配置されている）の方向を基準としていることを理解されたい。
【０００９】
用語「多重量子井戸構造」および「量子井戸層」は、量子化の次元（quantisation dimensions）に関して何ら指定するものではない。量子井戸層と量子井戸層に関連付けられる２つのバリア層とによって規定される量子井戸は、量子薄膜、少なくとも１本の量子細線、少なくとも１つの量子ドット、またはこれらの構造のうちの少なくとも２つの組合せを表すことができる。
【００１０】
多重量子井戸構造は、ｎ型導電性にドープされている少なくとも１つの第１の量子井戸層を備えており、この量子井戸層は、自身に隣接しているｎ型導電性にドープされている２つのバリア層の間に配置されている。言い換えれば、特に、第１の量子井戸層と、第１の量子井戸層に関連付けられている２つのバリア層は、いずれもｎ型導電性ドープ層である。
【００１１】
ｎ型導電性ドープ層とは、ここでは、少なくとも１つのｎ型ドーパント（例えばシリコン）によってドープされている層を意味するものと理解されたい。２つの異なる層（例えば、量子井戸層とバリア層）を、異なるｎ型ドーパントによってｎ型導電性にドープすることは可能である。ｎ型導電性にドープされている量子井戸層およびバリア層のすべてが、１つの同じｎ型ドーパントによって、または複数の同じｎ型ドーパントによってドープされていることが好ましい。
【００１２】
多重量子井戸構造は、少なくとも１つの、好ましくはただ１つの第２の量子井戸層をさらに備えており、この量子井戸層は、非ドープ層であり、自身に隣接している２つのバリア層の間に配置されており、これら２つのバリア層は、一方がｎ型導電性ドープ層であり、他方は非ドープ層である。第２の量子井戸層は、例えば、第１の量子井戸層の後ろに配置されている。具体的には、第２の量子井戸層の前に配置されているバリア層がｎ型導電性ドープ層であり、第２の量子井戸層の後ろに配置されているバリア層は非ドープ層である。
【００１３】
ここで、非ドープ層とは、ｎ型ドーパントまたはｐ型ドーパントが実質的に存在していない層を意味するものと理解されたい。しかしながら、非ドープ層は、（例えば、ｎ型ドーパントもしくはｐ型ドーパントまたはその両方の拡散に起因して）少ない濃度（特に極めてわずかな濃度）のｎ型ドーパントもしくはｐ型ドーパントまたはその両方を含むことがある。具体的には、非ドープ層におけるｎ型ドーパントの濃度が、第１の量子井戸層におけるｎ型ドーパントの濃度よりも少なくとも４０％低い、好ましくは７０％低いならば、非ドープ層にも低い濃度のｎ型ドーパントが存在する。
【００１４】
さらに、本多重量子井戸構造は、少なくとも１つの第３の量子井戸層を有し、この量子井戸層は、非ドープ層であり、自身に隣接している同じくドープされていない２つのバリア層の間に配置されている。第３の量子井戸層は、活性ゾーンにおいて第２の量子井戸層に続いて配置されていることが都合がよい。
【００１５】
発明者らは、第１、第２および第３の量子井戸層のこのような積層体によって、半導体チップにおいて特に高効率が達成される確証を得た。特に、高い動作電流において、従来の半導体チップよりも効率が増大する。本オプトエレクトロニクス半導体チップは、例えば、８０ｍＡ以上の動作電流によって動作するように意図されている。
【００１６】
一構造形態においては、多重量子井戸構造は、少なくとも１つの第４の量子井戸層を備えており、この量子井戸層は、非ドープ層であり、自身に隣接しているｎ型導電性にドープされている２つのバリア層の間に配置されている。この第４の量子井戸層は、例えば、少なくとも１つの第１の量子井戸層の後ろに配置されており、第２の量子井戸層の前に配置されている。
【００１７】
第４の量子井戸層を有する半導体チップは、特に低い順方向電圧を備えており、これは有利である。言い換えれば、特に低い動作電圧によって所定の動作電流が達成される。少なくとも１つの第４の量子井戸層を有する半導体チップは、例えば、低い動作電流によって（例：約２０ｍＡの動作電流によって）動作するように意図されている。
【００１８】
一構造形態においては、多重量子井戸構造は、少なくとも、第３の量子井戸層に等しい数の第１の量子井戸層を含む。さらなる発展形態においては、多重量子井戸構造は、第３の量子井戸層よりも多くの第１の量子井戸層を含む。発明者は、大規模な比較試験から、第１の量子井戸層の数が第３の量子井戸層の数よりも大きいか等しいときに、半導体チップが特に効率的である確証を得た。
【００１９】
さらなる構造形態においては、活性ゾーンは、最大で１０個の量子井戸層を備えている。活性ゾーンは、５つ以上の量子井戸層を備えていることが好ましい。半導体チップは、７〜９個の量子井戸層を備えていることが特に好ましい。発明者によって実施された試験によると、このような半導体チップは、所定の動作電流によって特に高い光束を発生させることが示された。特に、動作電流が増大するときの光束の飽和挙動は、特にわずかである。
【００２０】
一構造形態においては、半導体チップのｎ側からｐ側の方向において、活性ゾーンの前に、交互層の複数ペアから成る超格子が配置されている。超格子は、例えば、５０ｎｍ以下の等しい層厚、特に、３０ｎｍ以下の層厚として延在している。例えば、超格子は、約２５ｎｍの層厚を有する。
【００２１】
超格子の交互層は、例えば、５ｎｍ以下の層厚を有し、特に、約０．５〜２ｎｍの層厚を有する。交互層の各ペアにおける少なくとも一方の層は、ｎ型導電性ドープ層である。一構造形態においては、超格子全体がｎ型導電性にドープされている。
【００２２】
超格子の層厚が５０ｎｍ以下と小さいことによって、半導体チップにおいて特に低い順方向電圧を達成することができる。ｎ型導電性にドープされている１つまたは複数の第１の量子井戸層によって、たとえ超格子の層厚が小さくても、少なくとも１つの第３の量子井戸層への電荷担体の良好な注入が達成される。
【００２３】
第１の量子井戸層と、第１の量子井戸層に隣接している２つのバリア層と、第２の量子井戸層に隣接しているｎ型導電性にドープされているバリア層、のうちの少なくとも１つは、特に、１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上の濃度のｎ型ドーパントによってドープされている。一構造形態においては、第１の量子井戸層と、第１の量子井戸層に隣接している２つのバリア層は、同じ濃度の同じｎ型ドーパントを備えている。これに代えて、またはこれに加えて、さらなる発展形態においては、第２の量子井戸層に隣接しているｎ型導電性にドープされているバリア層は、第１の量子井戸層と同じ濃度のｎ型ドーパント、もしくは、第１の量子井戸層に隣接しているバリア層と同じ濃度のｎ型ドーパント、またはその両方を備えている。ここで、２つの層のｎ型ドーパントの濃度の差が２０％以下、好ましくは１０％以下、例えば５％以下であるとき、２つの層は「同じ濃度の」ｎ型ドーパントを備えている。
【００２４】
バリア層は、例えば、５〜１２ｎｍの、好ましくは６〜１１ｎｍの、特に好ましくは９〜１０．５ｎｍの層厚を有する。さらなる発展形態においては、量子井戸層は、例えば、１〜５ｎｍの、好ましくは２〜３ｎｍの層厚を有する。一例として、バリア層の層厚は約１０ｎｍであり、量子井戸層の層厚は約２．５ｎｍである。発明者によって実施された比較試験によると、このような層厚のバリア層もしくはこのような層厚の量子井戸層またはその両方においては、半導体チップは、動作電流が高いときに光束の飽和が特に小さいことが示された。
【００２５】
さらなる構造形態においては、半導体チップは、成長基板を備えていない。半導体チップは、特に、薄膜半導体チップである。
【００２６】
薄膜半導体チップは、特に、以下の特徴のうちの少なくとも１つによって区別される。
【００２７】
−  放射を発生させるエピタキシャル半導体積層体の第１の主面（支持要素に面している）の上に、反射層が堆積または形成されており、この反射層は、エピタキシャル半導体積層体において発生する電磁放射の少なくとも一部をエピタキシャル半導体積層体の方向に反射する。
【００２８】
−  薄膜半導体チップは支持要素を含み、この支持要素は、半導体積層体を上にエピタキシャル成長させた成長基板ではなく、エピタキシャル半導体積層体に後から結合された個別の支持要素である。
【００２９】
−  エピタキシャル半導体積層体の成長基板が、エピタキシャル半導体積層体から除去されている、または、エピタキシャル半導体積層体との組合せにおいて単独では自身を支持できない程度まで厚さが減じられている。
【００３０】
−  エピタキシャル半導体積層体は、２０μｍ以下の厚さ、特に、１０μｍ以下の厚さを有する。
【００３１】
支持要素は、半導体チップによって放出される放射に対して透過性であることが好ましい。
【００３２】
さらに、エピタキシャル半導体活性積層体は、少なくとも一面が混合構造（intermixing structure）である少なくとも１つの半導体層を含むことが好ましく、この混合構造によって、理想的な場合にはエピタキシャル半導体活性積層体において近似的に光のエルゴード分布につながり、すなわち、この構造は、実質的にエルゴード的確率過程である散乱特性を有する。
【００３３】
薄膜半導体チップの基本的な原理は、例えば、非特許文献１に記載されており、この点に関するその開示内容は、参照によって本願に組み込まれている。薄膜半導体チップの例は、特許文献３および特許文献４に記載されており、この点に関するその開示内容は、参照によって本願に組み込まれている。
【００３４】
薄膜半導体チップは、近似的にランバート面状の放射装置であり、したがって、特にヘッドライトにおける用途に適している。
【００３５】
半導体チップの活性ゾーン、特に、半導体チップのエピタキシャル半導体積層体は、一構造形態においては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料、例えば、窒化物化合物半導体材料（例：ＩｎＡｌＧａＮ）をベースとしている。別の実施形態においては、半導体積層体は、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料をベースとしている。
【００３６】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料は、第ＩＩＩ族の典型元素（例えば、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）からの少なくとも１つの元素と、第Ｖ族の典型元素（例えば、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ）からの１つの元素とを備えている。具体的には、用語「ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料」は、第ＩＩＩ族の典型元素からの少なくとも１つの元素と、第Ｖ族の典型元素からの少なくとも１つの元素とを含む二元化合物、三元化合物、または四元化合物のグループ、例えば、窒化物化合物半導体およびリン化物化合物半導体（phosphide compound semiconductor）を包含する。このような二元化合物、三元化合物、または四元化合物は、例えば、１つまたは複数のドーパントおよび追加の構成成分をさらに備えていることができる。
【００３７】
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料は、第ＩＩ族の典型元素からの少なくとも１つの元素（例えば、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ）と、第ＶＩ族の典型元素からの１つの元素（例えば、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ）とを備えている。具体的には、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料は、第ＩＩ族の典型元素からの少なくとも１つの元素と、第ＶＩ族の典型元素からの少なくとも１つの元素とを含む二元化合物、三元化合物、または四元化合物を備えている。このような二元化合物、三元化合物、または四元化合物は、例えば、１つまたは複数のドーパントおよび追加の構成成分をさらに備えていることができる。ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体材料としては、例えば、ＺｎＯ、ＺｎＭｇＯ、ＣｄＳ、ＺｎＣｄＳ、ＭｇＢｅＯが挙げられる。
【００３８】
「窒化物化合物半導体材料をベースとしている」とは、ここでは、半導体積層体または半導体積層体の少なくとも一部、特に好ましくは、少なくとも活性ゾーンもしくは成長基板またはその両方が、窒化物化合物半導体材料、好ましくはＩｎｎＡｌｍＧａ１−ｎ−ｍＮ（０≦ｎ≦１、０≦ｍ≦１、ｎ＋ｍ≦１）を備えている、またはＩｎｎＡｌｍＧａ１−ｎ−ｍＮから成ることを意味する。この材料は、上の化学式による数学的に正確な組成を有する必要はない。そうではなく、この材料は、例えば、１つまたは複数のドーパントおよび追加の構成成分を備えていることができる。しかしながら、説明を簡潔にする目的で、上の化学式は、結晶格子の本質的な構成成分（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ）を含むのみであるが、これらの構成成分は、その一部を少量のさらなる物質によって置き換えたり、少量のさらなる物質を加えたりすることができる。
【００３９】
一構造形態においては、半導体チップは、緑色のスペクトル範囲における最大輝度を有する電磁放射を放出するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの概略的な断面図を示している。
【図２】第１の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの活性ゾーンの概略的な断面図と、活性ゾーンにおけるｎ型ドーパントの概略的な濃度プロファイルとを示している。
【図３】第２の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの活性ゾーンの概略的な断面図と、活性ゾーンにおけるｎ型ドーパントの濃度プロファイルとを示している。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下では、本発明のさらなる利点、有利な構造形態、およびさらなる発展形態について、図１〜図３を参照しながら例示的な実施形態に関連して説明する。
【００４２】
図面および例示的な実施形態において、同じ構成要素または機能的に同じ構成要素には、いずれも同じ参照数字を付す。図面および図面に示す要素の互いのサイズの比は、基本的には正しい縮尺ではないことを認識されたい。理解の促進および図面の簡略化を目的として、個々の要素を誇張して示す。例えば、いくつかの層は誇張して大きく描かれ、濃度の差は、実際よりも大きく、または実際よりも小さく示される。
【００４３】
図１は、第１の例示的な実施形態によるオプトエレクトロニクス半導体チップの概略的な断面図を示している。このオプトエレクトロニクス半導体チップは、成長基板１の上のエピタキシャル半導体積層体２を備えている。この半導体チップの１つのバリエーションにおいては、成長基板１が除去されている、または少なくとも厚さが大幅に減じられている。
【００４４】
半導体積層体２は、例えば、ＩｎＡｌＧａＮ化合物半導体材料をベースとしている。半導体積層体２は、例えば、サファイアを備えている、またはサファイアから成る成長基板１の上に形成されている。
【００４５】
半導体積層体２は、少なくとも１つのｎ型コンタクト層２１と、１つのｐ型コンタクト層２７とを含み、これらの層の間に、放射を発生させる多重量子井戸構造を含む活性ゾーン２０が配置されている。
【００４６】
ここで、半導体積層体２は、ｎ型コンタクト層２１から活性ゾーン２０までの間に、電流拡散層２２と、ｎ型導電性にドープされている２つのさらなる層２３，２４とを備えている。半導体積層体２は、活性ゾーン２０からｐ型コンタクト層２７までの間に、２つのさらなるｐ型導電性ドープ層２５，２６を備えている。さらなるｎ型導電性ドープ層もしくはさらなるｐ型導電性ドープ層またはその両方は、例えば、電荷担体閉じ込め層である。
【００４７】
ここで、ｎ型コンタクト層２１は、約３μｍの層厚を有する。ｎ型コンタクト層２１は、例えばＧａＮを備えている。ｎ型コンタクト層２１は、ｎ型ドーパントとしてのシリコンによって、例えば３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度においてｎ型導電性にドープされていることが好ましい。
【００４８】
電流拡散層２２は、例えば１μｍの層厚を有する。電流拡散層２２は、例えばシリコンによって１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度においてｎ型導電性に高濃度にドープされていることが都合がよい。このようにして、電流拡散層２２は、横方向の高い導電性を示す。
【００４９】
２つのさらなるｎ型導電性ドープ層はいずれも、０．５μｍの層厚を有する。例えば、これらの層の両方は、ｎ型ドーパントとしてのシリコンによってｎ型導電性にドープされている窒化ガリウムを備えている。シリコンの濃度は、例えば、活性ゾーン２０に面しているさらなるｎ型導電性ドープ層２４においては、８×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。活性ゾーン２０とは反対側のさらなるｎ型導電性ドープ層においては、シリコンの濃度は１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
【００５０】
ｐ型コンタクト層２７は、例えばＧａＮを含む。さらなるｐ型導電性ドープ層２５，２６は、例えばＡｌＧａＮを含む。活性ゾーン２０に面しているさらなるｐ型導電性ドープ層２５は、ＡｌＧａＮ（１０％のＡｌ）層であり、活性ゾーン２０から遠い方のさらなるｐ型導電性ドープ層２６は、ＡｌＧａＮ（６％のＡｌ）層である。ｐ型コンタクト層と、さらなるｐ型導電性ドープ層２５，２６は、例えば、ｐ型ドーパントとしてのマグネシウムによってドープされている。
【００５１】
ここで、ｐ型コンタクト層２７におけるｐ型ドーパントの濃度は、さらなるｐ型導電性層２５，２６における濃度よりも低い。例えば、ｐ型コンタクト層２７において、濃度は約５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。さらなるｐ型導電性ドープ層２５，２６においては、ｐ型ドーパントの濃度は、例えば、約６×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以上、例えば、約１×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３である。
【００５２】
図２は、半導体積層体２の活性ゾーン２０を拡大して示している。図２の右側領域には、活性ゾーン２０を概略的な断面図として示す。図２の左側領域は、右側領域に示した層のｎ型ドーパントの濃度４の概略図を示している。矢印３は、半導体積層体２のｎ側からｐ側（これらの側の間に活性ゾーン２０が配置されている）の方向、すなわち具体的には、ｎ型コンタクト層２１からｐ型コンタクト層２７の方向を表している。
【００５３】
第１の例示的な実施形態による半導体チップの活性ゾーン２０は、７つの量子井戸層２１０，２２０，２３０を有する量子井戸構造を備えている。ｎ側からｐ側の方向３に、３つの第１の量子井戸層２１０と、１つの第２の量子井戸層２２０と、３つの第３の量子井戸層２３０とが、連続的に配置されている。
【００５４】
２つの隣接する量子井戸層２１０，２２０，２３０はいずれも、バリア層２５０，２６０によって互いに隔てられている。第１の量子井戸層２１０の最初の層の前には、バリア層２５０の１つの層が配置されている。第３の量子井戸層２３０の最後の層の後ろには、バリア層２６０のさらなる１つの層が配置されている。このようにして、量子井戸層２１０，２２０，２３０のそれぞれは、必ず２つのバリア層２５０，２６０の間に配置されている。
【００５５】
量子井戸層２１０，２２０，２３０およびバリア層２５０，２６０の前には、超格子構造２７０が配置されている。超格子構造２７０は、ＩｎＧａＮ層およびＧａＮ層が交互に並んだ複数ペアから成り、各層はいずれも、例えば１ｎｍ以下の層厚を有する。これらの層は、例えば、ｎ型ドーパントとしてのシリコンによって１．５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度にドープされている。
【００５６】
超格子構造２７０の後ろに配置されている３つの第１の量子井戸層２１０と、これら第１の量子井戸層２１０に関連付けられており第１の量子井戸層２１０が間に配置されているバリア層２５０は、同様にｎ型ドーパントとしてのシリコンによって、例えば１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３〜８×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の、特に、２×１０１８〜４×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度にドープされている。
【００５７】
第１の量子井戸層２１０の後ろには第２の量子井戸層２２０が配置されており、第２の量子井戸層２２０の前には、第１の量子井戸層２１０にも関連付けられているバリア層２５０が配置されている。第２の量子井戸層２２０の前に配置されているバリア層２５０は、ｎ型導電性にドープされている。第２の量子井戸層２２０の後ろに配置されているバリア層２６０は、第２の量子井戸層２２０自体と同様に非ドープ層である。
【００５８】
第２の量子井戸層２２０の後ろには、ドープされていない２つのバリア層２６０の間にそれぞれが位置している３つの第３の量子井戸層２３０が配置されている。
【００５９】
この半導体チップは、例えば８０ｍＡの動作電流によって動作するように意図されている。半導体チップによって放出される電磁放射の大部分、特に、実質的にすべての電磁放射は、第３の量子井戸層２３０のうちの少なくとも１つの層、好ましくは複数の層、特に、すべての層において生成される、または、第３の量子井戸層２３０および第２の量子井戸層２２０において生成される。第１の量子井戸層２１０は、放射の発生にはまったく、またはほとんど寄与しない。
【００６０】
図３は、第２の例示的な実施形態による半導体チップの活性ゾーン２０の概略的な断面図である。この図においても、左側領域は、右側領域に示した層のｎ型ドーパントの濃度プロファイルを概略的に示している。
【００６１】
第２の例示的な実施形態による半導体チップは、第１の例示的な実施形態の半導体チップと異なる点として、活性ゾーン２０に含まれている第３の量子井戸層２３０が１つのみである。さらに、第２の例示的な実施形態による半導体チップは、第１の量子井戸層２１０の後ろ、第２の量子井戸層２２０の前に配置されている２つの第４の量子井戸層２４０を含む。したがって、第２の例示的な実施形態における活性ゾーン２０も、全体として７つの量子井戸層２１０，２２０，２３０，２４０を含む。
【００６２】
第４の量子井戸層２４０は、非ドープ層である。第４の量子井戸層２４０のそれぞれは、ｎ型ドーパントによってドープされている２つの隣接するバリア層２５０の間に配置されている。ここで、ｎ型ドーパントによってドープされているすべてのバリア層２５０と、第１の量子井戸層２１０とにおいて、ｎ型ドーパントは同じ濃度である。
【００６３】
第２の例示的な実施形態による半導体チップは、特に、例えば２０ｍＡの動作電流によって動作するように意図されている。
【００６４】
ここまで、例示的な実施形態を参照しながら説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に制限されない。本発明は、新規の任意の特徴と、特徴の任意の組合せ（特に、例示的な実施形態および特許請求の範囲における特徴の任意の組合せを含む）を包含し、このことは、その特徴自体、またはその組合せ自体が、例示的な実施形態または特許請求の範囲に明示的に記載されていない場合にも該当する。
【００６５】
本願は、独国特許出願第１０２００７０４６０２７．０号の優先権を主張し、その開示内容は参照によって本願に組み込まれる。
【図１】
0005404628.tif 000002
【図２】
0005404628.tif 000003
【図３】
0005404628.tif 000004