DE10107472A1

DE10107472A1 - Bauelement für die Optoelektronik und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10107472A1
Application number: DE10107472A
Authority: DE
Inventors: Johannes Baur; Uwe Straus; Reinhard Sedlmeier; Norbert Linder; Ernst Nirschl
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2001-12-06

Abstract

Es wird vorgeschlagen, zur Verbesserung der Durchlässigkeit einer Kontaktschicht (6) einer Lumineszenzdiode (1) in der Kontaktschicht (6) Öffnungen (8) vorzusehen, durch die in einem pn-Übergang (5) erzeugte Photonen entweichen können. Zur Herstellung der Öffnungen (8) werden kleine Kügelchen, beispielsweise aus Polystyrol, verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauelement für die Optoelektronik mit einer Strahlung hindurchlassenden Kontaktfläche auf einer Halbleiteroberfläche auf der Basis von In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 und x + y ≦ 1.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Strahlung hindurchlassenden Kontaktschicht auf einer Halbleiteroberfläche eines Halbleiters.

In epitaktisch gewachsenen Lumineszenzdioden, die auf dem Ma terialsystem InAlGaN beruhen, liegt die laterale Stromaufwei tung in der p-dotierten Schicht im Bereich von wenigen Zehn teln µm bis wenigen µm. Daher ist es üblich, für die An schlußkontakte ganzflächige Kontaktschichten auf der Halblei teroberfläche aufzubringen, um eine gleichmäßige Strominjek tion in die aktive Schicht der Lumineszenzdiode zu gewährlei sten. Diese flächig aufgebrachten Kontaktschichten absorbie ren jedoch einen beträchtlichen Teil des durch die Halblei teroberfläche austretenden Lichts.

Bisher wurden für die Anschlußkontakte sehr dünne, semitrans parente Kontaktschichten verwendet. Derartige semitransparen te Kontaktschichten auf einem Halbleiterchip auf der Basis von InAlGaN sind aus der US 5,767,581 A bekannt. Um eine hohe Transparenz der Anschlußkontakte zu gewährleisten, müssen die semitransparenten Schichten möglichst dünn ausgebildet wer den. Dem steht die Forderung nach ausreichender Homogenität, ausreichender Querleitfähigkeit und niedrigem Kontaktwider stand entgegen. Die für herkömmliche Lumineszenzdioden ver wendeten semitransparenten Kontaktschichten absorbieren daher zwangsweise einen Großteil des durch die Oberfläche austre tenden Lichts.

Bei hoher thermischer Belastung können darüber hinaus die be kannten optoelektronischen Bauelemente auf der Basis von InAlGaN mit semitransparenten Kontakten aufgrund einer Degra dation der Kontaktschicht ausfallen.

Aus der DE 199 27 945 A1 ist ferner bekannt, auf die p- dotierte Schicht einer Lumineszenzdiode auf der Basis von InAlGaN eine Kontaktschicht mit einer Dicke von 1000 bis 30000 Å aufzubringen. In dieser Kontaktschicht sind Öffnungen mit einer Weite von 0,5 bis 2 µm eingebracht, um eine verbes serte Lichttransmission durch die Kontaktschicht zu ermögli chen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für die Optoelektronik geeignete Bau elemente auf der Basis von InAlGaN mit verbesserter Lichtaus kopplung und verbessertem Alterungsverfahren zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktschicht eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen aufweist und daß die Dicke der Kontaktschicht größer 5 nm und kleiner 100 nm ist.

Durch das Vorsehen einer Vielzahl von Ausnehmungen in der Kontaktschicht wird die Lichtauskopplung wesentlich erhöht. Denn an den Stellen, an denen die Kontaktschicht geschwächt oder unterbrochen ist, wird mehr Licht hindurchtreten als an den Stellen, an denen die Kontaktschicht die volle Dicke auf weist. Da die Kontaktschicht nur lokal geschwächt und unter brochen ist, ist trotz der verbesserten Lichtauskopplung der Kontaktschicht die gleichmäßige Injektion in die aktive Schicht des optischen Bauelements gewährleistet.

Außerdem sind die Ausnehmungen vorteilhaft für das Alterungs verhalten des optoelektronischen Bauelements. Denn eine p- dotierte Schicht aus InAlGaN enthält geringe Mengen an Was serstoff, der beim Betrieb des optoelektronischen Bauelements zur Grenzfläche zwischen der Kontaktschicht und der Schicht aus InAlGaN diffundiert. Falls die Kontaktschicht nicht durchlässig für Wasserstoff ist, sammelt sich dieser an der Grenzfläche an und passiviert den Dotierstoff. Daher steigt bei thermischer Belastung der Kontaktwiderstand zwischen der Kontaktschicht und der darunterliegenden Schicht aus InAlGaN an. Thermische Belastungen treten sowohl im Betrieb der fer tigen Lumineszenzdioden als auch bei der Prozessierung der Wafer auf. Über die geschwächten Stellen in der Kontakt schicht kann jedoch der Wasserstoff entweichen, und der Kon taktwiderstand bleibt im wesentlichen konstant.

In diesem Zusammenhang ist auch die Schichtdicke der Kontakt schicht von Bedeutung. Denn um den Abtransport des Wasser stoffs zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn die Breite der Stege zwischen den Ausnehmungen möglichst klein ist. Um für einen niedrigen Kontaktwiderstand die Grenzfläche zwi schen der Kontaktschicht und der p-dotierten Schicht mög lichst groß zu machen, soll eine große Zahl von Ausnehmungen vorhanden sein, deren Querschnittsabmessungen in der Größen ordnung der Wellenlänge des vom Bauelement emittierten Lichts liegen. Denn durch eine große Zahl von Ausnehmungen mit ge ringen Querschnittsabmessungen kann der Wasserstoff gleichmä ßig über die Fläche hinweg aus der darunterliegenden Schicht aus InAIGaN entweichen. Die Dicke der Kontaktschicht sollte jedoch ein Vielfaches unter den minimalen Querschnittsabmes sungen der Ausnehmungen liegen, damit eine große Zahl von dicht nebeneinanderliegenden Ausnehmungen strukturgenau in der Kontaktschicht ausgebildet werden kann, ohne daß die Ste ge der Kontaktschicht Ätzschäden erleiden, die ihre Fähigkeit zum Stromtransport beeinträchtigen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausnehmungen Öffnungen, die durch die Kontaktschicht hindurchgehen.

Bei dieser Ausführungsform wird der Wasserstoff um die Kon taktschicht herumgeleitet und kann ungehindert aus der unter der Kontaktschicht liegenden Schicht aus InAlGaN entweichen.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit verbesserter Lichtauskopplung und verbessertem Alterungsver halten anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kontaktschicht mittels einer Lage von die Halbleiteroberflä che unvollständig bedeckenden Teilchen mit Ausnehmungen strukturiert wird.

Die auf die Halbleiteroberfläche angebrachten Teilchen dienen als Maske für die nachfolgende Strukturierung der Kontaktflä che. Von besonderem Vorteil ist, daß zu diesem Zweck keine aufwendige Photo- oder Elektronenstrahl-Lithographie ange wandt werden muß.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen stand der abhängigen Ansprüche.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen anhand der bei gefügten Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungs beispiel eines optoelektronischen Bauele ments;

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein optoelektronisches Bauelement aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein zweites Aus führungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements;

Fig. 4 eine Aufsicht auf das optoelektronische Bauelement aus Fig. 3;

Fig. 5a bis 5c verschiedene Querschnittsprofile von in der Kontaktschicht der optoelektronischen Bauelemente eingebrachten Ausnehmungen;

Fig. 6a bis 6c verschiedene Verfahrensschritte zum Auf bringen von Kügelchen auf einen Wafer zur Herstellung der Ausnehmungen in der Kon taktschicht des optoelektronischen Bau elements;

Fig. 7 eine Aufsicht auf ein abgewandeltes Aus führungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements und

Fig. 8a bis 8d verschiedene aus Schlitzen zusammenge setzte Öffnungen in der Kontaktschicht des optoelektronischen Bauelements.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Lumineszenzdiode 1, die ein leitfähiges Substrat 2 aufweist. Auf das Substrat 2 ist eine n-dotierte Schicht 3 aufgebracht, an die sich eine p-dotierte Schicht 4 anschließt. Sowohl die n-dotierte Schicht 3 als auch die p-dotierte Schicht 4 sind auf der Ba sis von InAlGaN hergestellt. Dies bedeutet, daß sich die n- dotierte Schicht 3 und die p-dotierte Schicht 4 bis auf her stellungsbedingte Verunreinigungen und die Zugabe von Dotier stoffen eine Zusammensetzung gemäß der Formel:

In_xAl_yGa_1-x-yN

aufweisen, wobei 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 und x + y ≦ 1 gilt.

Zwischen n-dotierter Schicht 3 und p-dotierter Schicht 4 ent steht ein pn-Übergang 5, in dem bei Stromfluß Photonen ent stehen. Um den Stromfluß über den pn-Übergang 5 zu ermögli chen, ist eine Kontaktschicht 6 auf der p-dotierten Schicht 4 vorgesehen, an der ein Anschlußkontakt 7 angebracht ist. Un ter dem Begriff Kontaktschicht soll in diesem Zusammenhang eine Schicht verstanden werden, die zu einer angrenzenden Schicht aus einem halbleitenden Material einen Ohmschen Kon takt herstellt. Der Begriff Ohmsche Kontakt soll die in der Haltleiterphysik übliche Bedeutung haben.

Da es sich bei der Lumineszenzdiode 1 um eine Lumineszenz diode handelt, die auf der Basis des Materialsystems InAIGaN hergestellt ist, liegt die laterale Stromaufweitung in der p- dotierten Schicht 4 im Bereich weniger Zehntel µm bis weniger µm. Daher erstreckt sich die Kontaktschicht 6 möglichst ganz flächig über die p-dotierte Schicht 4, um eine gleichmäßige Stromverteilung über den pn-Übergang 5 zu gewährleisten. Da mit andererseits die im pn-Übergang 5 erzeugten Photonen mög lichst absorptionsfrei aus der Lumineszenzdiode 1 austreten können, sind in der Kontaktschicht 6 Öffnungen 8 ausgebildet. Die Querschnittsabmessung der Öffnungen 8 sind so gewählt, daß sie kleiner als das Doppelte der lateralen Stromaufwei tung in der p-dotierten Schicht 2 sind. Je nach Dicke der p- dotierten Schicht 4 liegt die laterale Stromaufweitung in der p-dotierten Schicht 4 auf der Basis von InAlGaN zwischen 1 und 4 µm.

Andererseits soll verhindert werden, daß sich beim Betrieb der Lumineszenzdiode 1 Wasserstoff aus der p-dotierten Schicht 4 entlang der Grenzfläche zu der Kontaktschicht 6 an reichert und dort den Dotierstoff, üblicherweise Magnesium, passiviert, denn dies hätte einen bei thermischer Belastung auftretenden Anstieg des Kontaktwiederstands an der Grenzflä che zwischen der Kontaktschicht 6 und der p-dotierten Schicht 4 zur Folge. Es ist daher von Vorteil, wenn eine möglichst große Zahl von Öffnungen in der Kontaktschicht 6 ausgebildet sind, um den Wasserstoff aus der p-dotierten Schicht 4 mög lichst gleichmäßig über die Fläche hinweg abzuführen. Es be steht daher die Tendenz, eher eine große Zahl von Öffnungen 8 mit kleinen Querschnittsabmessungen vorzusehen. Die Quer schnittsabmessungen der Öffnungen 8 werden daher vorzugsweise kleiner 3 µm, insbesondere kleiner 1 µm gewählt. Falls insbe sondere die Öffnungen 8 kreisförmig ausgebildet sind, wird der Durchmesser der Öffnungen 8 kleiner 3 µm, vorzugsweise kleiner 1 µm gewählt. Um andererseits eine ausreichend hohe Lichtauskopplung durch die Kontaktschicht 6 hindurch zu er halten, sollten die Querschnittsabmessungen der Öffnungen 8 oberhalb von 1/4 der Wellenlänge der von der Lumineszenzdiode 1 erzeugten Photonen in den Öffnungen 8 liegen. Die Quer schnittsabmessungen der Öffnungen 8 sollten daher mindestens 50 nm betragen.

Falls nicht allzu hohe Anforderungen an die Durchlässigkeit der Kontaktschicht 6 gestellt werden, können die Öffnungen 8 durch Vertiefungen in der Kontaktschicht 6 ersetzt werden. In diesem Fall sollte die verbleibende Materialstärke jedoch so gering sein, daß die in dem pn-Übergang 5 erzeugten Photonen durch die Kontaktschicht 6 austreten können. Zudem muß ge währleistet sein, daß der Wasserstoff durch das verbleibende Material hindurchtreten kann. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das verbleibende Material für Wasserstoff durch lässig ist. Derartige Materialien sind zum Beispiel Palladium oder Platin.

Darüber hinaus ist es auch möglich, die Kontaktschicht 6 selbst so dünn auszubilden, daß die Kontaktschicht 6 für Pho tonen semitransparent und für Wasserstoff durchlässig ist.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Lumineszenzdiode 1 aus Fig. 1. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Öffnungen 8 gleich mäßig beabstandet über die Fläche der Kontaktschicht 6 ver teilt sind. Um die Ohmschen Verluste beim Stromtransport vom Anschlußkontakt 7 zu den Randbereichen der Kontaktschicht 6 hin gering zu halten, kann die Dichte der Öffnungen 8 nach außen hin zunehmen, so daß in der Nähe des Anschlußkontakts 7 breite Kontaktstege 9 vorhanden sind. Im übrigen ist es auch möglich, die Querschnittsfläche der Öffnungen 8 zu den Rän dern der Kontaktschicht 6 hin anwachsen zu lassen. Auch diese Maßnahme dient dazu, einen möglichst effizienten Stromtrans port vom Anschlußkontakt 7 zu den Rändern der Kontaktschicht 6 zu gewährleisten.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lumines zenzdiode 1 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Substrat 2 isolierend ausgebildet. Dementsprechend ist ein weiterer Anschlußkontakt 10 für die n-dotierte Schicht 3 vorgesehen. Dementsprechend deckt die p-dotierte Schicht 4 und die Kontaktschicht 6 nur einen Teil der n-dotierten Schicht 3 ab. Dies ist insbesondere anhand von Fig. 4 deut lich zu erkennen.

Fig. 5a bis 5c zeigen schließlich verschiedene Ausführungs formen der Öffnungen 8. Insbesondere die in Fig. 5a darge stellte hexagonale Querschnittsform der Öffnungen 8 bietet Vorteile, da diese Ausführungsform ein besonders hohes Ver hältnis von offener zu überdeckter Fläche aufweist. Aber auch quadratische oder kreisförmige Querschnittsflächen der Öff nungen 8 sind denkbar. Falls die Öffnungen 8 quadratisch oder rechteckig ausgebildet sind, weist die Kontaktschicht 6 über die Fläche hinweg eine netzartige Gestalt auf.

Die Herstellung der Öffnungen 8 erfolgt mit den üblichen li thographischen Verfahren. Um Schäden an der n-dotierten Schicht 3, der p-dotierten Schicht 4 und dem Substrat 2 zu vermeiden, sind geeignete Kombinationen von für die Kontakt schicht 6 und den Anschlußkontakt 10 verwendeten Kontaktme tallen und Ätzverfahren zu verwenden. Insbesondere das mit cyanidhaltigem Ätzen naßchemisch ätzbare Palladium eignet sich für die Kontaktschicht 6. Daneben kommt auch Platin in Frage. Im Falle von durchgehenden Öffnungen 8 kann die Kon taktschicht 6 auch aus Materialien hergestellt sein, die an sich für Wasserstoff nicht durchlässig sind. Derartige Mate rialien sind zum Beispiel Ag oder Au sowie Legierungen hier von. Es ist auch denkbar, für die Kontaktschicht 6 eine Schicht aus Pt oder Pd mit einer darauf aufgebrachten weiteren Schicht aus Au vorzusehen.

Für den Ätzvorgang eignen sich grundsätzlich sowohl naßchemi sche Ätzverfahren als auch reaktives Ionen-Ätzen oder Rück sputtern. Unabhängig vom Ätzverfahren sollte die Dicke der Kontaktschicht 6 möglichst unterhalb von 100 nm liegen, damit die Stege der Kontaktschicht 6 nicht durch den Ätzvorgang be schädigt werden, so daß die Fähigkeit zum gleichmäßigen Strom transport leidet. Das Problem tritt insbesondere dann auf, wenn eine besonders große Zahl von Öffnungen 8 mit einem Durchmesser unterhalb von 3 µm, insbesondere 1 µm, in der Kontaktschicht 6 ausgebildet werden soll. Denn in diesem Fall kommt es besonders darauf an, daß die zwischen den Öffnungen 8 vorhandenen Stege der Kontaktschicht 6 möglichst unversehrt bleiben, um einen sicheren Stromtransport zu gewährleisten. Eine große Zahl von Öffnungen 8 in der Kontaktschicht 6 mit einem Durchmesser unterhalb von 3 µm, insbesondere 1 µm ist aber besonders günstig, um den Wasserstoff aus der p- dotierten Schicht 4 gleichmäßig über die Kontaktschicht 6 hinweg abzuführen.

Weiterhin spricht für eine Dicke von weniger als 100 nm die Einstellung der Ätztiefe. Um das vollständige Ausätzen der Öffnungen 8 zu gewährleisten, ist es im allgemeinen erforder lich, die Ätzzeit so zu wählen, daß die Ätztiefe im Material der Kontaktschicht 6 beispielsweise mehr als 10% über der Dicke der Kontaktschicht 6 liegt. Wenn aber die Ätzrate der p-dotierten Schicht größer als die Ätzrate der Kontaktschicht 6 ist, kann es bei Schichtdicken oberhalb von 100 nm für die Kontaktschicht 6 vorkommen, daß unterhalb der Öffnungen 8 in der Kontaktschicht 6 die p-dotierte Schicht 4 vollkommen weg geätzt wird. Es ist daher von Vorteil, die Kontaktschicht 6 nicht dicker als 100 nm werden zu lassen.

Bei besonders strengen Anforderungen an die Genauigkeit des Ätzvorgangs sollte die Dicke der Kontaktschicht 6 unterhalb von 50 nm, vorzugsweise 30 nm liegen.

Insbesondere bei naßchemischen Ätzverfahren tritt zusätzlich das Problem des Hinterätzens der als Maske verwendeten Photo lackschicht auf. Dies hat zur Folge, daß sich Strukturen mit einer Strukturgröße im Bereich von 1 µm nur dann sicher ätzen lassen, wenn die Dicke der zu ätzenden Kontaktschicht wesent lich kleiner ist als die Strukturgröße ist.

Für besonders kleine Öffnungen 8 in der Kontaktschicht 6 eig net sich insbesondere das Rücksputtern mit Argon-Ionen. Dabei beträgt die Ätzrate jedoch nur etwa 5 nm pro Minute. Bei ei ner Dicke der Kontaktschicht 6 oberhalb von 100 nm wird die Ätzzeit so lang, daß der als Maske verwendete Photolack nur schwer von der Oberfläche der Kontaktschicht 6 entfernt wer den kann.

Es sei angemerkt, daß beim Ätzen der Öffnungen 8 in der Kon taktschicht 6 auch gezielt Vertiefungen in die p-dotierte Schicht 4 eingeätzt werden können. Diese Vertiefungen können auch linsenartig ausgeführt werden. Durch die entstehenden schrägen Flanken oder rauhen Oberflächen kann die Lichtaus kopplung zusätzlich verbessert werden.

Zur Herstellung der Öffnungen 8 können, wie in Fig. 6a bis c dargestellt, auch kleine Kügelchen 11, beispielsweise aus Po lystyrol mit Durchmessern unter 1 µm verwendet werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß damit auch Öffnungen 8 in der Kontaktschicht 6 ausgebildet werden können, die zu klein sind, um mit der üblichen Phototechnik und den üblichen Ätz verfahren hergestellt zu werden. Dazu wird ein Wafer 12 mit der Lumineszenzdiode 1 mit Hilfe einer Haltevorrichtung 13 in eine Flüssigkeit 14 eingetaucht, auf deren Oberfläche eine einzelne Lage der aufzubringenden Kügelchen 11 schwimmt. Die Dichte der Kügelchen 11 auf der p-dotierten Schicht 4 wird durch die Dichte der Kügelchen 11 auf der Flüssigkeitsober fläche bestimmt. Durch Zufügen einer Base kann die Oberflä chenspannung der Flüssigkeit reduziert werden und die Bildung von Agglomeraten verhindert werden. Der Wafer 12 wird voll ständig eingetaucht und anschließend langsam herausgezogen. Die Kügelchen 11 haften dann auf der Oberfläche der p- dotierten Schicht 4 an. Die statistische Verteilung der Kü gelchen 11 auf der Oberfläche der p-dotierten Schicht 4 ist insofern von Vorteil, als dadurch Interferenzeffekte beim Durchstrahlen der Kontaktschicht 6 vermieden werden. Zur Ver meidung von Interferenzeffekten beim Durchstrahlen der Kon taktschicht 6 kann eine statistische Mischung von Kügelchen mit unterschiedlichen Kugeldurchmessern verwendet werden.

Es ist jedoch auch möglich, die Kügelchen 11 so auf der Ober fläche der p-dotierten Schicht 4 zu verteilen, daß die Dichte der Kügelchen 11 zu den Rändern der p-dotierten Schicht 4 hin zunehmen.

Um bei hoher Bedeckungsdichte der Oberfläche der p-dotierten Schicht 4 mit Kügelchen die Berührungspunkte zwischen den Kü gelchen aufzuheben, können in einem weiteren Verfahrens schritt die Radien der Kügelchen beispielsweise durch Plas maätzen in ionisiertem Sauerstoff verringert werden, so daß zwischen den Kügelchen freie Stege entstehen, durch die die Oberfläche der p-dotierten Schicht 4 bedampft werden kann. Durch das Bedampfen mit einem geeigneten Metall entsteht dann eine zusammenhängende Kontaktschicht 6.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform des Verfahrens wird zunächst die Kontaktschicht 6 auf die p-dotierte Schicht 4 aufgedampft und danach die vollständige Monolage der Kügel chen 11 auf die Kontaktschicht 6 aufgebracht. Anschließend wird die Kontaktschicht 6 in freibleibenden Bereichen durch Rücksputtern oder Plasmaätzen entfernt.

Schließlich werden die Kügelchen 11 auf mechanischem Wege, beispielsweise mit einem Lösungsmittel in einem Ultraschall bad, oder auf chemischem Wege, beispielsweise durch Auflösen der Kugeln in einer Ätzlösung, entfernt.

Es sei angemerkt, daß zum Aufbringen der Kügelchen 11 eine Haftschicht auf der Oberfläche der p-dotierten Schicht 4 ver wendet werden kann, die vor dem Bedampfen der freibleibenden Oberfläche entfernt wird.

Um den Spannungsabfall an der Kontaktschicht 6 möglichst ge ring zu halten, ist bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel auf der Kontaktschicht 6 eine Leiterbahn 15 ausgebildet, durch die die Verteilung des Stroms in der Kon taktschicht 6 erleichtert wird.

Dies zeigen auch die nachfolgend beschriebenen Messungen. Für diese Messungen wurde eine Lumineszenzdiode 1 auf der Basis von InGaN auf einem Substrat 2 aus SiC verwendet. Die Emissi onswellenlänge der Lumineszenzdiode 1 lag bei 460 nm. Die Größe der Lumineszenzdiode 1 betrug 260 × 260 µm. Der An schlußkontakt 7 war aus Au gefertigt und wies eine Dicke von 1 µm und einen Durchmesser von 100 µm auf. Die Kontaktschicht 6 aus Pt war 6 nm dick. Die Lumineszenzdioden 1 wurden in ei nem Gehäuse eingebaut und bei einer Strombelastung von 20 mA vermessen. Eine Lumineszenzdiode mit flächendeckender, trans parenter Kontaktschicht diente als Referenz.

Gegenüber dieser Lumineszenzdiode wies die Lumineszenzdiode 1 mit der in Fig. 2 dargestellten Struktur der Kontaktschicht 6 eine um 5% bessere Lichtleistung auf. Allerdings war die Vorwärtsspannung um 30 mV höher. Die höhere Vorwärtsspannung ist eine Folge der im Vergleich zur Referenz geringeren Quer leitung der Kontaktschicht 6.

Die Lumineszenzdiode mit der durch die Leiterbahn 15 ver stärkten Kontaktschicht 6 wies gegenüber der Referenz eine um 3% bessere Lichtleistung auf. Außerdem war die Vorwärtsspan nung 50 mV niedriger. Das in Fig. 7 dargestellte Ausfüh rungsbeispiel erwies sich daher als besonders vorteilhaft.

Die Fig. 8a bis 8d zeigen eine weitere Abwandlung der Öff nungen 8 in der Kontaktschicht 6. Die in den Fig. 8a bis 8d dargestellten Öffnungen setzen sich aus langgestreckten Schlitzen zusammen und sind so angeordnet, daß die zwischen den Öffnungen 8 vorhandenen Stege 16 eine netzartige Struktur bilden, deren Maschen die Öffnungen 8 bilden.

Die in Fig. 8a dargestellten Öffnungen 8 weisen ein kreuz förmiges Querschnittsprofil auf. In diesem Fall sind die Öff nungen 8 von jeweils zwei überkreuzt angeordneten Schlitzen 17 gebildet. Die Schlitze 17 weisen jeweils eine Breite d_s auf, die der doppelten lateralen Stromaufweitung in der p- dotierten Schicht 4 entspricht. Der Abstand zwischen den Öff nungen 8 ist so gewählt, daß die zwischen den Öffnungen 8 verbleibenden Stege 16 noch eine ausreichende Leitfähigkeit aufweisen, um den Strom über die Kontaktschicht 6 hinweg zu verteilen. Außerdem ist darauf zu achten, daß die Grenzfläche zwischen der Kontaktschicht 6 und der darunter liegenden p dotierten Schicht 4 nicht zu klein wird, damit der Kontaktwi derstand zwischen der Kontaktschicht 6 und der darunter lie genden p-dotierten Schicht 4 nicht zu groß wird. Als günstig hat sich eine Anordnung erwiesen, in der der minimale Abstand zwischen den Öffnungen 6 größer als die Breite d_s der Öffnun gen 8 ist. Aus der Betrachtung einer Elementarzelle 18 ergibt sich dann ein Bedeckungsgrad für die Kontaktschicht 6 von 58%. Die Öffnungen 8 nehmen also in diesem Fall 43% der Flä che der Kontaktschicht 6 ein.

Es ist auch denkbar, wie in Fig. 8b dargestellt, T-förmige Öffnungen 8 vorzusehen oder, wie in Fig. 8c dargestellt, die Öffnungen 8 als rechteckige Schlitze 17 auszubilden. Im Falle der Öffnungen 8 aus Fig. 8b ergibt sich ein Bedeckungsgrad der Kontaktschicht 6 von 60%; bei dem in Fig. 8c dargestell ten Ausführungsbeispiel sogar ein Bedeckungsgrad von 61%. Der Bedeckungsgrad läßt sich jedoch stark vermindern, wenn die Schlitze 17 zunehmend verlängert werden. Der geringste Bedec kungsgrad, nämlich 50%, ergibt sich, wenn die Kontaktschicht 6 entsprechend Fig. 8c und Fig. 8d als Liniengitter struk turiert wird. Allerdings besteht hier die Gefahr, daß große Teile des pn-Übergangs 5 von der Stromversorgung abgeschnit ten werden, wenn einer der Kontaktstege 16 unterbrochen wird. Daher ist die in Fig. 8a dargestellte Gestaltung der Öffnun gen 8 besonders vorteilhaft, da sie neben einer hohen Be triebssicherheit auch einen hohen Öffnungsgrad aufweist.

Im übrigen wurden auch Versuche unternommen, die die Auswir kung der Struktur der Kontaktschicht 6 auf das Alterungsver halten der Lumineszenzdiode 1 zeigt. Für diese Versuche wurde auf einem Substrat aus SiC eine n-dotierte Schicht 3 aus AlGaN und GaN abgeschieden. Auf dieser Schicht wurde mit Hilfe von MOCVD eine mit Hilfe von Mg p-dotierte Schicht aufge bracht. Auf dem gleichen Wafer wurden auf den einzelnen Chips verschiedene Kontaktschichten 6 auf der p-dotierten Schicht 4 ausgebildet. Die Querschnittsabmessungen der Kontaktschichten 6 lagen zwischen 200 µm × 200 µm und 260 µm × 260 µm. Um das Alterungsverhalten der Lumineszenzdioden 1 zu simulieren, wurden die Chips für die Leuchtdioden 1 bei einer Temperatur von 300°C während 20 Minuten getempert.

Ein erster Chip für die Lumineszenzdiode 1, dessen semi transparente Kontaktschicht aus Pt eine Dicke von 20 nm auf wies, hatte im Rahmen der Meßgenauigkeit bis auf +/-20 mV vor und nach dem Tempern die gleiche Vorwärtsspannung.

Ein weiterer Chip für die Lumineszenzdiode 1 war mit einer Kontaktschicht 6 versehen, die aus Pt hergestellt war und ei ne Dicke von 20 nm aufwies. Zusätzlich war die Kontaktschicht 6 dieses Chips netzartig strukturiert mit einer Maschenöff nung von 3 µm und einer Breite der verbleibenden Stege der Kontaktschicht 6 von ebenfalls 3 µm. Auch dieser Chip hatte bis auf die Meßgenauigkeit von +/-20 mV vor und nach dem Tempern die gleiche Vorwärtsspannung.

Das gleiche Alterungsverhalten zeigte auch ein Chip, dessen Kontaktschicht 6 sich halbleiterseitig aus einer ersten 6 nm dicken Schicht aus Pt und einer weiteren 20 nm dicken Schicht aus Au zusammensetzt und dessen Kontaktschicht ebenfalls netzartig strukturiert war.

Ein Anstieg um durchschnittlich 200 mV zeigten dagegen Chips für die Lumineszenzdiode 1, die mit ganzflächigen Kontakt schichten 6 ausgestattet waren, die sich halbleiterseitig aus einer 6 nm dicken Schicht aus Pt und einer weiteren 100 nm dicken Schicht aus Au zusammensetzten.

Diese Versuche zeigen, daß es für ein stabiles Alterungsver halten wesentlich darauf ankommt daß der Wasserstoff über die Kontaktschicht 6 entweichen kann. Dabei ist es nicht nötig, daß das für die Kontaktschicht 6 verwendete Material selbst für Wasserstoff durchlässig ist, sofern nur die Öffnungen 8 in der Kontaktschicht 6 ausgebildet sind.

Abschließend sei angemerkt, daß die hier vorgestellte Verbes serung der Lichtausbeute durch Schwächung der Kontaktschicht auch bei Laserdioden, insbesondere bei VCSELS eintritt. Es ist daher auch von Vorteil, bei Laserdioden eine lokal ge schwächte Kontaktfläche vorzusehen.

Bezugszeichenliste

1

Lumineszenzdiode

2

Substrat

3

n-dotierte Schicht

4

p-dotierte Schicht

5

pn-Übergang

6

Kontaktschicht

7

Anschlußkontakt

8

Öffnungen

9

Kontaktsteg

10

Anschlußkontakt

11

Kügelchen

12

Wafer

13

Haltevorrichtung

14

Flüssigkeit

15

Leiterbahn

16

Stege

17

Schlitz

18

Elementarzelle

Claims

1. Bauelement für die Optoelektronik mit einer Strahlung hin durchlassenden Kontaktschicht (6) auf einer Halbleiterober fläche auf der Basis von In_xAl_yGa_1-x-yN mit 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1 und x + y ≦ 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht (6) eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Ausnehmungen (8) aufweist und daß die Dicke der Kontaktschicht (6) größer 5 nm und kleiner 100 nm ist.

2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Querschnittsflächen der Ausnehmungen (8) größer als die Fläche der verbleibenden Kontaktschicht (6) ist.

3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen der Ausnehmungen (8) kreisförmig sind.

4. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8) sechseckige Querschnittsflächen auf weisen.

5. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8) von langgestreckten Schlitzen (17) gebildet sind.

6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (16) zwischen den Ausnehmungen (8) vernetzt sind.

7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8) gleichmäßig beabstandet über die Kontaktschicht (6) verteilt sind.

8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (8) ungleichmäßig beabstandet über die Kontaktschicht (6) verteilt sind.

9. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der Ausnehmungen (8) zum Rand der Kontaktschicht (6) hin zunimmt.

10. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen durch die Kontaktschicht (6) hindurchge hende Öffnungen (8) sind.

11. Verfahren zur Herstellung einer Strahlung hindurchlassen den Kontaktschicht (6) auf einer Halbleiteroberfläche eines Halbleiters, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktschicht (6) mittels einer als Maske dienenden Lage von die Halbleiteroberfläche unvollständig bedeckenden Teilchen (11) mit Ausnehmungen (8) strukturiert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (11) kugelförmig ausgebildet sind.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (11) aus Polystyrol hergestellt sind.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (11) mit Außenabmessungen kleiner 1 µm ver wendet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (11) mit Hilfe einer Flüssigkeit auf die Halbleiteroberfläche aufgeschwemmt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteroberfläche zunächst mit Teilchen (11) be deckt und daß der Metallisierung dienendes Material (6) auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen des der Metallisierung dienenden Mate rials (6) die Teilchen (11) rückgeätzt werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Halbleiteroberfläche zunächst das der Metallisie rung dienende Material (6) abgeschieden wird und nachfolgend die Halbleiteroberfläche mit den Teilchen (11) bedeckt und das der Metallisierung dienende Material (6) zwischen den Teilchen (11) anschließend entfernt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht von den Teilchen (11) bedeckte, der Metallisie rung dienende Material (6) durch Rücksputtern oder Plasmaät zen entfernt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (11) nach dem Strukturieren der Kontakt schicht (6) in einem Ultraschallbad mit Hilfe von Lösungsmit teln entfernt werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (11) nach dem Strukturieren der Kontakt schicht (6) durch Auflösen in einer Ätzlösung entfernt wer den.