(57)【要約】【課題】電気的な特性が改善された半導体チップを提供する。【解決手段】クラッド層およびコンタクト層を包含するｐドープされた領域を有し、クラッド層とコンタクト層との間には第１の中間層および第２の中間層が配置されており、第１の中間層および第２の中間層における第１の材料成分の濃度ｙは、第１の中間層および第２の中間層におけるバンドギャップがクラッド層のバンドギャップとコンタクト層のバンドギャップとの間に位置する領域において変わるように変化している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップ（１）において、
クラッド層（１８）およびコンタクト層（２１）を包含するｐドープされた領域（Ｉ）を有し、前記クラッド層（１８）と前記コンタクト層（２１）との間には第１の中間層（１９）および第２の中間層（２０）が配置されており、前記第１の中間層（１９）および前記第２の中間層（２０）における第１の材料成分（Ｂ）の濃度ｙは、前記第１の中間層（１９）および前記第２の中間層（２０）におけるバンドギャップが前記クラッド層（１８）のバンドギャップと前記コンタクト層（２１）のバンドギャップとの間に位置する領域において変わるように変化していることを特徴とする、半導体チップ（１）。
【請求項２】
前記第１の中間層（１９）における前記バンドギャップの大きさは前記クラッド層（１８）から前記第２の中間層（２０）に向かって小さくなる、請求項１記載の半導体チップ（１）。
【請求項３】
前記第２の中間層（２０）における前記バンドギャップの大きさは前記第１の中間層（１９）から前記コンタクト層（２１）に向かって小さくなる、請求項１または２記載の半導体チップ（１）。
【請求項４】
前記クラッド層（１８）、前記第１の中間層（１９）、前記第２の中間層（２０）および前記コンタクト層（２１）はそれぞれ化合物半導体材料を含有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項５】
前記それぞれの化合部半導体材料の組成は次式によって表される：ＣxＢy(1-x)Ｅ(1-y)(1-x)Ａ、ただし０≦ｘ≦１且つ０≦ｙ≦１、請求項４記載の半導体チップ（１）。
【請求項６】
前記第１の材料成分（Ｂ）はアルミニウムである、請求項５記載の半導体チップ（１）。
【請求項７】
第２の材料成分（Ｅ）はガリウムである、請求項５または６記載の半導体チップ（１）。
【請求項８】
第３の材料成分（Ｃ）はインジウムである、請求項５から７までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項９】
第４の材料成分（Ａ）はリンまたはヒ素である、請求項６から８までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項１０】
前記クラッド層（１８）がＩｎＡｌＰを含有し、前記第１の中間層（１９）がＩｎＡｌＧａＰを含有し、前記第２の中間層（２０）がＡｌＧａＡｓを含有し、また前記コンタクト層（２１）がＧａＡｓを含有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項１１】
前記第１の中間層（１９）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記クラッド層（１８）から前記第２の中間層（２０）に向かって低下する、請求項５から１０までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項１２】
前記第１の中間層（１９）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記クラッド層（１８）と対向する側において２０％〜１００％である、請求項１１記載の半導体チップ（１）。
【請求項１３】
前記第１の中間層（１９）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記クラッド層（１８）と対向する側において７０％〜９０％である、請求項１２記載の半導体チップ（１）。
【請求項１４】
前記第１の中間層（１９）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記第２の中間層（２０）と対向する側において０％〜５０％である、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項１５】
前記第１の中間層（１９）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記第２の中間層（２０）と対向する側において１０％〜４０％である、請求項１４記載の半導体チップ（１）。
【請求項１６】
前記第２の中間層（２０）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記第１の中間層（１９）から前記コンタクト層（２１）に向かって低下する、請求項５から１５までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項１７】
前記第２の中間層（２０）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記第１の中間層（１９）と対向する側において１０％〜１００％である、請求項１６記載の半導体チップ（１）。
【請求項１８】
前記第２の中間層（２０）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記第１の中間層（１９）と対向する側において６０％〜８０％である、請求項１７記載の半導体チップ（１）。
【請求項１９】
前記第２の中間層（２０）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記コンタクト層（２１）と対向する側において０％〜５０％である、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項２０】
前記第２の中間層（２０）における前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度ｙは前記コンタクト層（２１）と対向する側において２％〜５％である、請求項１９記載の半導体チップ（１）。
【請求項２１】
価電子帯（ＶＢ）が前記クラッド層（１８）から前記コンタクト層（２１）に向かって連続的な経過を有する、請求項１から２０までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項２２】
前記ｐドープされた領域（Ｉ）とｎドープされた領域（ＩＩＩ）との間に配置されている活性領域（ＩＩ）を有する、請求項１から２１までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項２３】
レーザダイオードチップである、請求項１から２２までのいずれか１項記載の半導体チップ（１）。
【請求項２４】
請求項１から２３までのいずれか１項記載の半導体チップの製造方法において、
−第１の中間層（１９）をクラッド層（１８）上に成長させるステップと、
−第２の中間層（２０）を前記第１の中間層（１９）上に成長させるステップと、
−コンタクト層（２１）を前記第２の中間層（２０）上に成長させるステップとを有することを特徴とする、製造方法。
【請求項２５】
前記第１の中間層（１９）の上への前記第２の中間層（２０）の成長を成長中断なく行う、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の中間層（１９）の成長と前記第２の中間層（２０）の成長との間にリンベースの成長からヒ素ベースの成長に切り換える、請求項２４または２５記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の中間層（１９）および前記第２の中間層（２０）を同一の温度で成長させる、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記温度は７００℃である、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の中間層（２０）の成長後に成長を中断し、該中断中に前記温度を低下させる、請求項２７または２８記載の方法。
【請求項３０】
前記温度をアルシン支持圧力下で行う、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記コンタクト層（２１）を約５５０℃の温度で成長させる、請求項２９または３０記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の中間層（１９）をマグネシウムまたは亜鉛でドープする、請求項２４から３１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３３】
前記第２の中間層（２０）を炭素、マグネシウムまたは亜鉛でドープする、請求項２４から３２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の中間層（１９）および前記第２の中間層（２０）の成長中に前記第１の材料成分（Ｂ）の前記濃度を連続的に低下させる、請求項２４から３３までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップおよび半導体チップの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願は、ドイツ連邦共和国特許出願第102007023878.0号の優先権を主張するものであり、その開示内容は参照により本願に取り入れられる。
【０００３】
ＭＯＶＰＥ（Metal Organic chemical Vapor Phase Epitaxy）により製造される従来のＩｎＧａＡｌＰベースのモジュールではｐ側のコンタクト層がｐドープされたＧａＡｓを有することができる。ｐドープされたＧａＡｓは通常の場合、先行する層の製造温度に比べて低い温度において析出される。そのような低い温度への冷却は通常の場合ＰＨ3支持圧力（support pressure）下で行われる。これにより生じる反応炉への多量のＰＨ3の供給により、リンの高い蒸気圧に起因して後続の成長の結晶品質にとって好ましくない結果が生じる可能性がある。さらに典型的には、コンタクト層からクラッド層への移行部において高いバンドオフセットが生じる。通常の場合このバンドオフセットは、ＩｎＧａＰを含有するｐドープされた中間層によって低減される。それにもかかわらず、正孔伝導を困難にする階段状の障壁が依然として生じる可能性がある（図７Ａを参照されたい）。何故ならばドープにより確かに障壁の拡張を低減することはできるが、障壁の高さは低減できないからである。
【０００４】
特許文献１には、第１のクラッド層および第２のクラッド層を備えた半導体モジュールが記載されており、この半導体モジュールにおいては第２のクラッド層とカバー層との間に中間層が配置されている。
【特許文献１】US 5,619,519
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、電気的な特性が改善された半導体チップを提供することである。さらに本発明の課題は、この種の半導体チップの簡略化された製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
半導体チップに関する課題は、クラッド層およびコンタクト層を包含するｐドープされた領域を有し、クラッド層とコンタクト層との間には第１の中間層および第２の中間層が配置されており、第１の中間層および第２の中間層における第１の材料成分の濃度ｙは、第１の中間層および第２の中間層におけるバンドギャップがクラッド層のバンドギャップとコンタクト層のバンドギャップとの間に位置する領域において変わるように変化している半導体チップにより解決される。
【０００７】
方法に関する課題は、第１の中間層をクラッド層上に成長させるステップと、第２の中間層を第１の中間層上に成長させるステップと、コンタクト層を第２の中間層上に成長させるステップとを有する方法により解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明による半導体チップは、クラッド層およびコンタクト層を包含するｐドープされた領域を有し、クラッド層とコンタクト層との間には第１の中間層および第２の中間層が配置されており、また第１の中間層および第２の中間層における第１の材料成分の濃度ｙは、これらの第１の中間層および第２の中間層におけるバンドギャップがクラッド層のバンドギャップとコンタクト層のバンドギャップとの間に位置する領域において変わるように変化する。
【０００９】
有利には、第１の中間層および第２の中間層により、コンタクト層からクラッド層への移行部におけるバンドギャップの急激な大きさの変化を阻止することができる。何故ならば、第１の中間層および第２の中間層はコンタクト層とクラッド層との間のバンドギャップの大きさの段階的な適合を実現するからである。
【００１０】
有利な実施形態によれば、第１の中間層内のバンドギャップの大きさはクラッド層から第２の中間層に向かって小さくなる。このことを、第１の中間層内の第１の材料成分の濃度ｙをクラッド層から第２の中間層に向かって低減することによって達成することができる。この構成により電流が流れる方向における電圧降下は低減されており、また半導体チップの直列抵抗は従来の半導体チップのものよりも著しく小さくなる。
【００１１】
さらに第２の中間層内のバンドギャップが有利には第１の中間層からコンタクト層に向かって小さくなる。殊に有利にはこのことを、第２の中間層内の第１の材料成分の濃度ｙを第１の中間層からコンタクト層に向かって低減することによって達成することができる。この場合においても、バンドギャップの大きさないし第１の材料成分の濃度の段階的な変化により半導体チップの直列抵抗を低減することができる。
【００１２】
有利には、クラッド層、第１の中間層、第２の中間層およびコンタクト層に対してそれぞれ化合物半導体材料が使用される。この化合物半導体材料は殊にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料でよい。有利なヴァリエーションによれば、第１の中間層の化合物半導体材料は第４級の化合物半導体材料、殊にリン化物ベースの半導体材料であり、他方第２の中間層の化合物半導体材料は第３級の化合物半導体材料、殊にヒ化物ベースの半導体材料である。さらにクラッド層はリン化物ベースの半導体材料を含有することができ、他方コンタクト層はヒ化物ベースの半導体材料を含有することができる。
【００１３】
それぞれの化合部半導体材料の組成を次式によって表すことができる：ＣxＢy(1-x)Ｅ(1-y)(1-x)Ａ、ただし０≦ｘ≦１且つ０≦ｙ≦１。文字Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｅは個々の材料成分を表し、これらの材料成分から化合物半導体材料が構成されている。その際、この材料は必ずしも上述の式にしたがった数学的に正確な組成を有していなくてもよい。むしろ材料は、その材料の物理的な特性、殊に結晶構造またはバンド構造を実質的には変化させない付加的な成分ならびに１つまたは複数のドーパントを有することができる。例えば、第１の材料成分（Ｂ）はアルミニウム、第２の材料成分（Ｅ）はガリウム、第３の材料成分（Ｃ）はインジウム、また第４の材料成分はリンまたはヒ素でよい。
【００１４】
本発明において、第１の中間層および第２の中間層において第１の材料成分の濃度ｙは変化し、したがって第２の材料成分の濃度（１−ｙ）も変化するが、第３の材料成分の濃度ｘはこの場合一定である。しかしながら、第３の材料成分の濃度ｘが変化してもよい。本発明の範囲において第１の材料成分の濃度および第２の材料成分の濃度はパラメータｙないし１−ｙと解される。材料組成を正確に計算するためにはパラメータｘも考慮しなければならないことが分かる。
【００１５】
第１の材料成分の濃度はクラッド層において有利には一定の値ｙ＝１００％を有する。さらにコンタクト層は一定の濃度１−ｙ＝１００％の第２の材料成分を有することができる。例えばクラッド層はＩｎＡｌＰを含有し、コンタクト層はＧａＡｓを含有する。
【００１６】
有利には、第１の中間層および第２の中間層におけるアルミニウム含有量を変化させることにより、クラッド層のバンドギャップとコンタクト層のバンドギャップとの間に位置する領域におけるバンドギャップを変えることができる。さらに有利には、第１の中間層と第２の中間層との境界面における第１の材料成分の含有量ないしアルミニウム含有量は、正孔が克服しなければならないエネルギ障壁が比較的小さいように選択される。
【００１７】
有利なヴァリエーションによればクラッド層がＩｎＡｌＰを含有し、第１の中間層がＩｎＡｌＧａＰを含有し、第２の中間層がＡｌＧａＡｓを含有し、またコンタクト層がＧａＡｓを含有する。
【００１８】
別の有利なヴァリエーションによれば、第１の中間層における第１の材料成分の濃度ｙはクラッド層と対向する側において２０％〜１００％である。殊に濃度ｙは７０％〜９０％である。殊に有利には、第１の中間層における第１の材料成分の濃度ｙは、第２の中間層と対向する側において０％〜５０％の値に低下する。殊に、第１の中間層における第１の材料成分の濃度ｙは、第２の中間層と対向する側において１０％〜４０％の値に低下する。有利には、価電子帯がクラッド層からコンタクト層に向かって連続的な経過を有する。殊に、第１の材料成分の濃度ｙの経過は層が成長している成長方向において、第１の中間層内では０とは異なる勾配を有する直線にほぼ等しい。すなわち濃度は成長方向において連続的に変化し、殊に線形の経過を有する。しかしながら濃度が段階的に変化することも考えられる。
【００１９】
半導体チップの有利な実施形態においては、第２の中間層における第１の材料成分の濃度ｙは第１の中間層と対向する側において１０％〜１００％である。殊に、第２の中間層における第１の材料成分の濃度ｙは第１の中間層と対向する側において６０％〜８０％であるさらに、第２の中間層における第１の材料成分の濃度ｙはコンタクト層と対向する側において有利には０％〜５０％の値に低下する。殊に、第２の中間層における第１の材料成分の濃度ｙはコンタクト層と対向する側において２％〜５％の値に低下する。ここでもまた第１の中間層の場合と同様に、濃度ｙを連続的、殊に線形に低減させることができる、もしくは段階的に低減させることができる。
【００２０】
半導体チップは殊に、ｐドープされた領域とｎドープされた領域との間に配置されている活性領域を有する。有利には半導体チップの動作時に活性領域において放射が生成される。したがって半導体チップを放射生成型半導体チップと称することができる。放射を生成するために活性領域は有利には放射を生成するｐｎ接合部を有する。このｐｎ接合部を最も簡単な場合には、直接的に接しているｐ導電型の半導体層とｎ導電型の半導体層とによって形成することができる。有利には、ｐ導電型の活性層とｎ導電型の活性層との間に本来の放射を生成する層が、例えばドープされた量子層またはドープされていない量子層の形で形成されている。量子層を単一量子井戸構造（SQW, Single Quantum Well）または多重量子井戸構造（MQW, Multiple Quantum Well）または量子線または量子点構造として形成することができる。
【００２１】
有利な実施形態によれば、半導体チップはレーザダイオードチップである。この場合、半導体チップはコヒーレントな放射を生成する。択一的に半導体チップは例えば発光ダイオードとしての構成においてインコヒーレントな放射を生成する。
【００２２】
上述のヴァリエーションのうちの１つによる半導体チップの本発明による製造方法は、
−第１の中間層をクラッド層上に成長させるステップと、
−第２の中間層を第１の中間層上に成長させるステップと、
−コンタクト層を第２の中間層上に成長させるステップとを有する。
【００２３】
有利なヴァリエーションにおいて、第１の中間層の上への第２の中間層の成長は成長中断なく行われる。有利には、これによって半導体チップの製造時間を短縮することができる。しかしながら択一的に、第１の中間層の上に第２の中間層を成長させる際に成長中断が設けられてもよい。
【００２４】
有利には半導体チップがＭＯＶＰＥにより製造される。
【００２５】
有利なヴァリエーションによれば、第１の中間層の成長と第２の中間層の成長との間にリンベースの成長からヒ素ベースの成長に切り換えられる。殊に、第１の中間層が成長される雰囲気においてヒ素を含有する物質は存在しない。さらに、第２の中間層が成長される雰囲気において有利にはリンを含有する物質は存在しない。
【００２６】
第１の中間層および第２の中間層を同一の温度で成長させることができる。温度は約７００℃でよい。第２の中間層の成長後に有利には成長が中断され、その間に温度が低下される。成長中断が数分間続くことも考えられる。
【００２７】
従来のプロセスとは異なり、冒頭で述べたような欠点を有するホスフィン支持圧力下ではなく、アルシン支持圧力下で温度低下が行われる。このことは一方では半導体チップが改善されたモルフォロジを有し、他方ではメモリ効果著しく抑制されているという利点を有する。
【００２８】
有利な実施形態によれば、成長中断に続いてコンタクト層が成長される。この成長を約５５０℃の温度で実施することができる。
【００２９】
択一的に、第１の中間層および／または第２の中間層の成長の際に既に温度低下を開始することができる。このことはコンタクト層の成長の前の成長中断を省略することができる、または成長中断を短縮することができるという利点を有する。
【００３０】
ｐドープされた領域を種々のドーパントを用いてドープすることができる。例えば、クラッド層および第１の中間層をマグネシウムまたは亜鉛でドープすることができる。本発明によれば第２の中間層およびコンタクト層に関しては、亜鉛またはマグネシウムと同様に炭素もドーパントとして殊に適している。
【００３１】
有利にはＡｌＧａＡｓを含有する第２の中間層の成長は温度が高い場合であっても十分な量の炭素、マグネシウムまたは亜鉛の第２の中間層への導入を実現する。したがってリンベースの成長からヒ素ベースの成長への切り換えを高温において成長中断なく行うことができる。これによって正孔伝導が改善されている、ないし直列抵抗が低減されているので、半導体チップの電気的な特性を著しく改善することができる。
【００３２】
第１の中間層および第２の中間層において第１の材料成分の濃度が連続的に変化する半導体チップを製造するために、第１の中間層および第２の中間層の成長中に第１の材料成分の濃度が雰囲気において連続的に低下される。
【実施例】
【００３３】
図１から図８を参照しながら下記において説明する実施例から、本発明のさらなる特徴、利点ならびに実施形態が明らかになる。
【００３４】
図１に示されている半導体チップ１は半導体層列２３を有し、この半導体層列２３は裏面側において支持体２上に配置されており、また前面側において半導体チップ１の電気的な接触のためのコンタクト金属化部３を有する。支持体２は層列２３の成長に使用される成長基板、もしくは製造後に半導体層列２３が取り付けられた実装ボディでよい。さらに支持体２に別の電気的なコンタクトを設けることもできる。
【００３５】
層列２３は３つの異なる領域、すなわちｐドープされた領域Ｉ、活性領域ＩＩおよびｎドープされた領域ＩＩＩを有する。
【００３６】
ｐドープされた領域Ｉはクラッド層１８、第１の中間層１９、第２の中間層２０およびコンタクト層２１を包含する。活性領域ＩＩはドープされていない量子井戸層１６と、同様にドープされていないバリア層１５および１７を包含する。活性領域ＩＩにはｎドープされた領域ＩＩＩが接しており、このｎドープされた領域ＩＩＩはドープされたバリア層１４、クラッド層１３ならびに中間層１２およびコンタクト層１１を包含する。ｎドープのための有利なドーパントはシリコンおよびテルルである。クラッド層１８および第１の中間層１９のｐドープのために有利にはＭｇまたはＺｎが使用され、第２の中間層２０およびコンタクト層２１のｐドープのために有利にはＣが使用される。しかしながら、第２の中間層２０およびコンタクト層２１においてＭｇまたはＺｎを使用することも考えられる。
【００３７】
層列２３の個々の層は、数ｎｍ〜数１００ｎｍの範囲で変動する種々の厚さを有する。
【００３８】
本明細書において説明する実施例において第１の材料成分はアルミニウムであり、その濃度ｙは第１の中間層１９および第２の中間層２０において変化する。殊に濃度ｙは、クラッド層１８のバンドギャップとコンタクト層２１のバンドギャップとの間に位置する領域におけるバンドギャップが変わるように変化する。本発明において第２の材料成分としてガリウムが使用され、この濃度１−ｙも同様に変化する。一定の濃度ｘを有する第３の材料成分としてインジウムが第１の中間層１９内に存在する。
【００３９】
以下の表にはＡｌ濃度、Ｇａ濃度、厚さおよび個々の層におけるドーパント濃度が記されている。
【表１】
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【００４０】
表からも見て取れるように、Ａｌ濃度ｙはクラッド層１８において１００％で最大であり、他方コンタクト層２１においては０％で最小の値を取る。第１の中間層１９においてＡｌ濃度ｙはクラッド層１８から第２の中間層２０の方向において７０％から２０％に低下する。この濃度の低下は第１の中間層１９において有利には連続的に行われ、また第２の中間層２０内までは続かない。むしろ、第２の中間層２０におけるＡｌ濃度ｙは第１の中間層１９におけるＡｌ濃度ｙの最終的な値よりも高い新たな値、ここでは６０％から始まる。Ａｌ濃度ｙは第２の中間層２０において５％の値になるまで有利には連続的に低下する。
【００４１】
有利には第１の中間層１９および第２の中間層２０を用いることにより、クラッド層１８とコンタクト層２１との間のバンドオフセット、すなわちクラッド層１８とコンタクト層２１との間のバンドギャップの大きさの差を従来の半導体チップに比べて低減することができる。
【００４２】
図２には比較のために従来技術による半導体チップ１が示されており、この従来技術による半導体チップ１は第１の中間層および第２の中間層の代わりに、Ａｌを含有していないｐドープされた中間層２４を有する。
【００４３】
図３は、図１に示した実施例に対応する本発明による半導体チップにおける欠陥密度Ｄの値（Ａ）と図２に示した実施例に対応する従来技術による半導体チップの場合における欠陥密度Ｄの値（Ｂ）のグラフを示す。グラフから見て取れるように、図２に示した半導体チップにおける値（２６ｃｍ-2）は図１に示した半導体チップにおける値（５ｃｍ-2）よりもおよそ係数５高い。欠陥密度Ｄが低いということは半導体チップの寿命を延ばすことができるという利点を有する。
【００４４】
図４は、図１に示した実施例に対応する半導体チップの前面側における表面の粗さＲの値（Ａ）と図２に示した実施例に対応する半導体チップの前面側における表面の粗さＲの値（Ｂ）のグラフを示す。図２による半導体チップの前面側における表面は図１による半導体チップの前面側における表面に比べておよそ係数２．５粗い。粗さＲが低減されているということは結晶品質が改善されているという証拠である。
【００４５】
図５は、図１に示した実施例に対応する本発明による半導体チップに関する電流・電圧特性曲線（Ａ）と図２に示した実施例に対応する従来技術による半導体チップに関する電流・電圧特性曲線（Ｂ）のグラフを示す。図１による半導体チップの場合には、電流が増加した際に電圧の上昇が少ないことが示されている。したがって図１による半導体チップは、光学的な出力が同じであれば必要とされる電力は少ない。
【００４６】
図６は、図１に示した実施例に対応する本発明による半導体チップの電気的な抵抗に関する値（Ａ）と図２に示した実施例に対応する従来技術による半導体チップの電気的な抵抗に関する値（Ｂ）のグラフを示す。このグラフからは図２による半導体チップの抵抗に関する値は、図１による半導体チップの抵抗に関する値（１１９ｍＯｈｍ）の約２倍の値（２５２ｍＯｈｍ）であることが見て取れる。図５を参照しながら既に説明したように、電気抵抗Ｅの低減により図１による半導体チップでは電力消費量が低減される。
【００４７】
図７Ａにおけるグラフには、図２による半導体チップの価電子帯ＶＢと伝導帯ＬＢのシミュレートされた経過が示されている。円で囲まれた部分は従来の半導体チップにおける問題点を示唆している。クラッド層とコンタクト層との間の移行部では価電子帯において「スパイク」が生じ、これは正孔に対して障壁となる。
【００４８】
これに対して、図７Ｂに示されている図１による半導体チップの価電子帯ＶＢのシミュレートされた経過では、クラッド層１８とコンタクト層２１との間の移行部においてほぼ平坦なプロフィールが見て取れる。したがって有利には、図１に示されているような半導体チップにおいては正孔に対する障壁は除去されている。
【００４９】
エピタキシャル層はＭＯＶＰＥにより成長され、その製造方法は図８Ａから図８Ｄに概略的に示されている。
【００５０】
図８Ａは、ｐドープされたクラッド層（図１のクラッド層１８を参照されたい）を成長させるための製造ステップを示す。このために必要とされる材料成分Ａ，Ｂ，ＣおよびＤはガス状の状態で相応の管路を介して反応炉２２に導入される。材料成分Ａはリン含有ガス、殊にホスフィン、材料成分Ｂはアルミニウム含有ガス、材料成分Ｃはインジウム含有ガス、また材料成分Ｄは第１のｐドーパント、殊にＭｇにそれぞれ対応する。ｐドープされたクラッド層の成長は約７００℃〜８００℃の温度で行われる。ｐドープされたクラッド層が析出される層１１〜１７もこの温度で製造されている。結果として生じるｐドープされたクラッド層は表中の層１８に関して示した特性を有する。
【００５１】
図８Ｂには、第１の中間層（図１の第１の中間層１９を参照されたい）を析出するための製造ステップが概略的に示されている。このステップにおいて別の材料成分Ｅが供給され、この材料成分Ｅはガリウム含有ガスに対応する。成長温度は先行の製造ステップ（図８Ａ）と比べて変化していない。しかしながら材料成分Ｂの濃度は、第１の中間層１９に関して表から見て取れるように連続的に低下する。これと同時に材料成分Ｅの濃度は高められる。付加的に材料成分Ｄ、すなわちｐドーパントの濃度は高められる。
【００５２】
同一の温度に維持しながら、図８Ｃに示されている後続の製造ステップにおいては第２の中間層（図１における第２の中間層２０を参照されたい）が成長される。このためにさらに材料成分ＢおよびＥが反応炉に導入される。これに対して材料成分Ｃは除かれる。さらに材料成分Ａの代わりに材料成分Ｆが導入される。この材料成分Ｆは材料成分Ａが導入された管路と同一の管路を介して導入される必要はない。材料成分Ｆはヒ素含有ガス、殊にアルシンである。有利には、リンベースの成長からヒ素ベースの成長への切り換えは瞬時的に実行される。すなわちリン含有ガスソースの動作終了とヒ素含有ガスソースの動作開始が同時に行われる。この製造ステップにおいても、材料成分Ｂの濃度は連続的に低減され、材料成分Ｅの濃度は連続的に高められる（表における第２の中間層２０を参照されたい）。材料成分Ｄの代わりに材料成分Ｇが供給され、この材料成分Ｇは第２のドーパント、殊に炭素に対応する。表から見て取れるように、材料成分Ｇは高められ続ける。
【００５３】
図８Ｃに示されている製造ステップと図８Ｄに示されている製造ステップとの間に、数分間、有利には３分から５分続く成長休止期間が設けられる。この成長休止期間においては温度が約５４０℃に低下され、この低下は有利にはアルシン支持圧力下で行われる。この温度において、ｐドープされたコンタクト層（図１におけるコンタクト層２１を参照されたい）が材料成分ＧおよびＥから成長され、また材料成分Ｆによりｐドープされる。より詳細な情報は表に記載されている。
【００５４】
本発明は実施例に基づいた説明に制限されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明による半導体チップの実施例の概略的な断面図を示す。
【図２】従来の半導体チップの実施例の概略的な断面図を示す。
【図３】本発明による半導体チップおよび従来の半導体チップの欠陥密度Ｄを表したグラフを示す。
【図４】本発明による半導体チップおよび従来の半導体チップの粗さＲを表したグラフを示す。
【図５】本発明による半導体チップおよび従来の半導体チップの電流電圧曲線を表したグラフを示す。
【図６】本発明による半導体チップおよび従来の半導体チップの電気的な抵抗Ｅを表したグラフを示す。
【図７Ａ】従来の半導体チップの価電子帯ＶＢおよび伝導帯ＬＢの経過を表したグラフを示す。
【図７Ｂ】本発明による半導体チップの価電子帯ＶＢおよび伝導帯ＬＢの経過を表したグラフを示す。
【図８Ａ】本発明による半導体チップを製造するためのステップを概略的に示す。
【図８Ｂ】本発明による半導体チップを製造するためのステップを概略的に示す。
【図８Ｃ】本発明による半導体チップを製造するためのステップを概略的に示す。
【図８Ｄ】本発明による半導体チップを製造するためのステップを概略的に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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